用于储能装置的开关电感均压控制器及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及储能装置的均压控制技术。
【背景技术】
[0002] 在以风力、光伏为主的分布式发电、微电网构建等新能源领域，面临的电能产生与 电能消耗的瞬时功率平衡问题，提出了功率支撑技术。在微电网的实际运行中，需要有储能 系统进行瞬时功率的动态调节，以满足供、需和储之间的瞬时功率平衡。在瞬时功率得到平 衡调节的情况下，微电网系统才能稳定的运行。现在普遍采用的电能储存方法包括超级电 容技术，锂电池技术，铅酸蓄电池技术等，而这些储能单元的端电压都比较低，需要串联使 用。
[0003]在串联使用过程中，由于个体参数的差异，会导致储能装置间各单体电压不均衡， 单体电压过低，不能有效的利用单体容量，如果过高就会损坏储能单元，导致参数更加不 均，甚至会损坏单体，使单体失去储能能力。在这种背景下，各种各样的储能单元均压技术 不断出现，不过现在的均压方法主要是基于能量消耗式的，其优点是稳定，缺点是速度慢而 且是能耗型。也有一些采用非能耗式均压方法，但是普遍需要变压器隔离，造成系统体积大 而且复杂，不易于实现。因此，需要一种既容易实现又效率高的均压方案。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为了解决现有的能耗储能均压方法速度慢，非能耗储能均压方法 系统复杂的问题，提出一种用于储能装置的开关电感均压控制器及控制方法。
[0005]本发明所述的用于储能装置的开关电感均压控制器，它包括均衡系统中央处理 器、开关电感电路和电压采集模块；
[0006]储能装置包括η个储能单元，η个储能单元串联连接;所述η为正整数，并且η 2 2;
[0007] 开关电感电路包括2η个二极管、η个储能电感和2η+1个开关管；
[0008]第一个储能单元、第二个储能单元至第η个储能单元的正极依次分别与第一个二 极管、第三个二极管至第2η-1个二极管的阴极相连，第一个二极管、第三个二极管至第2η-1 个二极管的阳极依次分别与第一个电感、第二个电感至第η个电感的一端相连，第一个电 感、第二个电感至第η个电感的另一端依次分别与第二个二极管、第四个二极管至第2η个二 极管的阴极相连，第二个二极管、第四个二极管至第2η个二极管的阳极依次分别与第一个 储能单元、第二个储能单元至第η个储能单元的负极相连；
[0009]第一个储能单元的正极与第一个开关管的漏极连接，第一个开关管、第三个开关 管至第2η_1个开关管的源极依次分别与第一个电感、第二个电感至第η个电感的另一端相 连，第一个电感、第二个电感至第η个电感的一端依次分别与第三个开关管、第五个开关管 至第2η+1个开关管的漏极相连;第2η+1个开关管的源极与第η个储能单元的负极相连；
[0010] 第二个开关管、第四个开关管至第2η个开关管的漏极依次分别与第一个电感、第 二个电感至第η个电感的另一端连接;第二个开关管、第四个开关管至第2η个开关管的源极 依次分别与第一个电感、第二个电感至第η个电感的一端连接；
[0011] 2η+1个开关管的栅极均用于接收控制信号和周期信号；
[0012] 电压采集模块，用于采集η个储能单元的电压;用于发送η个储能单元的电压信号；
[0013] 均衡系统中央处理器内嵌入由软件实现的均压模块；
[0014] 均压模块包括以下单元：
[0015]发送周期开通信号单元:控制编号为奇数的开关管，使其进入开通状态;并在该单 元运行结束后启动电压采集单元；
[0016] 电压采集单元:接收电压采集模块发送来的电压信号;并在该单元运行结束后启 动电压平均值计算单元；
[0017] 电压平均值计算单元:根据电压采集单元发来的电压信号计算出η个储能单元电 压的平均值;并在该单元运行结束后启动电压判断单元；
[0018] 电压判断单元：用于判断η个储能单元的电压值是否相同；判断结果为否时，启动 电压比较单元;判断结果为是时，结束；
[0019] 电压比较单元:将η个储能单元电压的平均值分别与η个储能单元的电压值做比 较，确定出电压值高于平均值的储能单元及电压值低于或等于平均值的储能单元；
[0020] 控制开关管开通单元:对于每个电压值高于平均值的储能单元，控制与该储能单 元相对应的编号为偶数的开关管，使该开关管处于开通状态;并在控制开关管开通单元启 动!^秒后，启动发送周期关断信号单元;所述h为预先设定的定值;与第m个储能单元相对应 的编号为偶数的开关管为第2m个开关管，m= 1，2，……，η;
[0021] 控制开关管关断单元:对于每个电压值低于或等于平均值的储能单元，控制与该 储能单元相对应的编号为偶数的开关管，使该开关管处于关断状态;并在控制开关管关断 单元启动!^秒后，启动发送周期关断信号单元；
[0022] 发送周期关断信号单元:控制编号为奇数的开关管，使其进入关断状态，并在发送 周期关断信号单元^秒后返回启动发送周期开通信号单元，所述Τ2为预先设定的定值。
[0023] 用于储能装置的开关电感均压控制器的控制方法，该方法是基于储能装置的开关 电感均压控制器实现的，所述储能装置的开关电感均压控制器包括均衡系统中央处理器、 开关电感电路和电压采集模块；
[0024] 储能装置包括η个储能单元，η个储能单元串联连接；
[0025] 第一个储能单元、第二个储能单元至第η个储能单元的正极依次分别与第一个二 极管、第三个二极管至第2η-1个二极管的阴极相连，第一个二极管、第三个二极管至第2η-1 个二极管的阳极依次分别与第一个电感、第二个电感至第η个电感的一端相连，第一个电 感、第二个电感至第η个电感的另一端依次分别与第二个二极管、第四个二极管至第2η个二 极管的阴极相连，第二个二极管、第四个二极管至第2η个二极管的阳极依次分别与第一个 储能单元、第二个储能单元至第η个储能单元的负极相连；
[0026]第一个储能单元的正极与第一个开关管的漏极连接，第一个开关管、第三个开关 管至第2η-1个开关管的源极依次分别与第一个电感、第二个电感至第η个电感的另一端相 连，第一个电感、第二个电感至第η个电感的一端依次分别与第三个开关管、第五个开关管 至第2η+1个开关管的漏极相连;第2η+1个开关管的源极与第η个储能单元的负极相连；
[0027]第二个开关管、第四个开关管至第2η个开关管的漏极依次分别与第一个电感、第 二个电感至第η个电感的另一端连接;第二个开关管、第四个开关管至第2η个开关管的源极 依次分别与第一个电感、第二个电感至第η个电感的一端连接；
[0028] 2η+1个开关管的栅极均用于接收控制信号和周期信号；
[0029] 电压采集模块，用于采集η个储能单元的电压;用于发送η个储能单元的电压信号；
[0030] 均衡系统中央处理器内嵌入由软件实现的控制方法：
[0031]该方法包括以下步骤：
[0032]发送周期开通信号步骤:控制编号为奇数的开关管，使其进入开通状态;然后执行 电压采集步骤；
[0033]电压采集步骤:接收电压采集模块发送来的电压信号;并在该步骤结束之后执行 电压平均值计算步骤；
[0034]电压平均值计算步骤:根据电压采集单元发来的电压信号计算出η个储能单元电 压的平均值;并在该步骤结束之后执行电压判断步骤；
[0035] 电压判断步骤:判断η个储能单元的电压值是否相同，判断结果为否时，执行电压 比较步骤，判断结果为是