[发明专利]储能系统荷电状态的均衡方法及装置

说明书

本发明实施例提供一种储能系统荷电状态的均衡方法及装置，其中，该方法包括：分别计算电网三相电路中每一相电路上所有储能单元的荷电状态值的平均值，得到每一相电路对应的荷电状态平均值，根据三相电路对应的荷电状态平均值计算三相电路的荷电状态平均值；以三相电路的荷电状态平均值为中线构成第一三角形，得到第一三角形重心相量；以三相电路分别对应的荷电状态平均值为中线构成第二三角形，得到第二三角形重心相量；根据第一三角形重心相量和第二三角形重心相量计算参考零序电压；在三相电路的电压上分别叠加参考零序电压。该方案通过叠加参考零序电压实现相间荷电状态的均衡，避免查表运算和3/2变换等复杂耗时运算，减少软件计算的负担。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种储能系统荷电状态的均衡方法及装置。

背景技术

风能和太阳能等可再生清洁能源具有随机性和波动性，对并网电力系统的稳定性和可控性带来了极大的挑战，电池储能及功率补偿技术可以很好的解决这些问题。然而链式储能系统中同相各逆变单元流过相同的电流，各电池模块必须同时进行充放电。因此，各电池组由于生产工艺和使用等原因导致的荷电状态(State Of Charge,SOC，指电池组剩余容量与其完全充电状态的容量之比)的差异，在充放电过程中不断扩大。假设电池SOC的正常工作范围为[30％，100％]，那么，在充电过程中当有电池模块的SOC提前升至100％，或者在放电过程中有电池模块的SOC提前降至30％时，整个电池储能系统就将退出运行。可见，最早结束充放电的电池模块将成为决定整个储能系统容量和可用率的瓶颈因素，各电池模块SOC的差异将严重降低电池储能系统的利用率，缩短电池的使用寿命。

SOC均衡控制分为相间均衡控制和相内均衡控制。根据电网接入方式的不同可将链式系统分为星形与三角形两种，见图1所示，链式系统根据不同的接入电网方式具有不同的控制自由度。对于三角形接线系统没有物理上的中性点，但具有可控的零序环流，通过调节零序电流相量可以达到相间SOC均衡控制；星形接线系统中中性点电位的选取引入了可控的零序电压，可通过调节其幅值和相位来改变各相之间的功率分布，达到相间SOC均衡控制目的。

文献《一种星形连接级联储能系统两级均衡控制方法[P].CN 103715734A》提出用于星形电池储能的级联储能系统的两级SOC均衡—相间相内均衡法，但存在着以下缺陷：相间SOC均衡所采用的是3/2变换模型，计算量大，会增加软件计算的负担。

发明内容

本发明实施例提供了一种储能系统荷电状态的均衡方法，以解决现有技术中相间SOC均衡计算量大的技术问题。该方法包括：对于电网三相电路分别接入的储能单元，分别计算每一相电路上所有储能单元的荷电状态值的平均值，得到每一相电路对应的荷电状态平均值，计算三相电路对应的荷电状态平均值的平均值，得到三相电路的荷电状态平均值；以三相电路的荷电状态平均值为中线构成第一三角形，得到第一三角形重心相量；以三相电路分别对应的荷电状态平均值为中线构成第二三角形，得到第二三角形重心相量；根据所述第一三角形重心相量和所述第二三角形重心相量计算参考零序电压；在三相电路的电压上分别叠加所述参考零序电压。

在一个实施例中，通过以下公式计算每一相电路对应的荷电状态平均值：

其中，SOC_j是第j相电路对应的荷电状态平均值，j＝a,b,c，n是第j相电路上储能单元的个数，n是正整数，SOC_jn是第j相电路上第n个储能单元的荷电状态值；

通过以下公式计算三相电路对应的荷电状态平均值的平均值，得到三相电路的荷电状态平均值：

其中，是三相电路的荷电状态平均值。

在一个实施例中，通过以下公式根据所述第一三角形重心相量和所述第二三角形重心相量计算参考零序电压：