[发明专利]一种蓄电池电源模拟装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子应用技术领域，尤其是微电网模拟系统储能单元中的一种蓄电池电源模拟装置及方法。

背景技术

随着社会的发展进步，社会对电力供应的要求也逐步提高，主要体现在以下两个方面：①随着化石燃料的日益匮乏及其过度利用带来的环境问题愈加严重，以风、光等清洁能源为代表的分布式能源开发得到了社会的广泛关注。电力供应由传统化石燃料作为一次能源向广泛吸收分布式清洁能源转变必然成为电网未来发展方向。②大量一类负荷或敏感性负荷的使用，对电力系统的供电可靠性及电能质量提出了更高的要求。微电网是有效利用分布式清洁能源、同时提高供电可靠性的有效形式，其组成通常包括风光等分布式发电单元、蓄电池储能单元、负载等。目前，对于微电网或者微网群的相关技术研究已成为全球性热点问题。

微电网模拟系统中，蓄电池储能单元通过直接使用蓄电池组实现，但存在如下问题：①寿命、资金问题；②复合储能时需配置多种类型蓄电池及其它储能装置；③相关研究时，需要求储能蓄电池额定参数或初始SOC（荷电状态）等初始参数灵活整定，因此需大量蓄电池串并联实现额定参数的改变，对于SOC则需要预先进行充、放电使其满足要求才能开展相关实验研究，准备时间长且充放电造成电能浪费、不够灵活。

有鉴于此，如何为微电网模拟系统提供一种进行动态模拟的蓄电池储能单元是当前急需解决的问题。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明的目的是，提供一种蓄电池电源模拟装置及方法，从而实现能够对蓄电池充放电两阶段全过程输出特性进行动态模拟，且能够模拟不同类型的蓄电池，为微电网模拟系统提供灵活的蓄电池储能单元。

（二）技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种蓄电池电源模拟装置，包括：蓄电池模拟交互单元和双向变流测控单元，所述蓄电池模拟交互单元通过CAN总线与双向变流测控单元通信连接；

所述蓄电池模拟交互单元用于设置蓄电池信息，根据设置好的蓄电池信息确定被模拟的蓄电池模型并将被模拟蓄电池的实时端口电压发送至双向变流测控单元，其中，所述蓄电池信息包括蓄电池的类型、额定参数和初始状态；

所述双向变流测控单元用于根据接收到的所述被模拟蓄电池的实时端口电压模拟相应蓄电池的放电/充电过程，并将被模拟蓄电池的输出参数向蓄电池模拟交互单元发送。

其中，所述蓄电池模拟交互单元包括控制计算机，所述控制计算机包括设置蓄电池信息的设置单元、存储蓄电池模型的存储单元、计算被模拟蓄电池输出特性和特性曲线的计算单元、以及显示被模拟蓄电池输出特性和特性曲线的显示单元。

其中，所述双向变流测控单元包括接收所述实时端口电压的控制电路和模拟相应蓄电池放电/充电过程的功率电路，所述控制电路根据接收到的被模拟蓄电池的实时端口电压为目标电压控制功率电路，使功率电路的输出特性为被模拟蓄电池特性。

其中，所述功率电路包括：依次电连接的进线断路器、单相隔离变压器、滤波电感、单相全控桥式电路、滤波电容，所述滤波电容包括连接充电装置/负载一端的正输出端和连接充电装置/负载另一端的负输出端，所述进线断路器还与电网连接。

其中，所述单相隔离变压器为环形变压器。

其中，所述控制电路包括：主控CPU单元、AD采样电路、驱动电路、工作电源电路和CAN通信驱动电路；所述主控CPU单元包括信号处理器DSP和均与DSP连接的AD子单元、PWM子单元、CAN收发子单元；

所述AD采样电路，其与功率电路、AD采样子单元均连接，用于采集功率电路的电压和电流，并将采集到的电压和电流向所述AD子单元发送；

所述驱动电路，其与功率电路、PWM子单元均连接，用于驱动功率电路的通断；

所述工作电源电路，其与功率电路、控制电路均连接，用于为所述双向变流测控单元提供工作电源；

所述CAN通信驱动电路，其与蓄电池模拟交互单元、CAN收发子单元均连接，用于驱动所述蓄电池模拟交互单元与双向变流测控单元之间采用CAN通信。

其中，所述蓄电池模型包括铅酸蓄电池模型，锂离子电池模型，和镍镉、镍氢电池模型；

所述铅酸蓄电池模型为：

放电模型：（i>0）