[发明专利]链式储能系统中电池荷电状态均衡阈值的确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，更具体地，涉及一种链式储能系统中电池荷电状态均衡阈值的确定方法。

背景技术

荷电状态(State Of Charge,SOC)是指电池组剩余容量与其完全充电状态的容量之比。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，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《储能系统荷电状态的均衡方法及装置.申请号：201510907073.3》提供了一种储能系统荷电状态的均衡方法及装置，但没有给出均衡阈值的确定方法。而在实际中，均衡阈值的确定十分重要，合理的均衡阈值能够有效提高电池的循环寿命。

因此，需要提供一种链式储能系统中电池荷电状态均衡阈值的确定方法。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种电池组荷电状态均衡阈值的确定方法。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种电池组荷电状态均衡阈值的确定方法，该方法包括以下步骤：

S1：电池组中第i个电池模块可充放电的最大时长T_i：

其中：S_Ni为第i个电池模块的额定容量，I_i为电池的充放电电流，b为电池正常工作范围SOC最大值，a为电池正常工作范围SOC最小值；

S2：计算电池组中第i个电池模块SOC的下降率k_i：

S3：计算电池组的平均荷电状态值

其中：N为电池组中电池模块的总数量，SOC_i为电池组中第i个电池模块的荷电状态值，i、N为自然数且1≤i≤N；

S4：计算电池组的不均衡度ε：

S5：计算电池组荷电状态的第一均衡阈值ε_low：

S6：第一均衡控制策略启动判断：

当电池组的实际不均衡度ε大于ε_low时，启动第一均衡控制策略。

优选地，b取值为100％，a取值为30％。

进一步优选地，第一均衡控制策略为一次充放电过程调节。

优选地，当电池组的实际不均衡度ε大于ε_high时，启动第二均衡控制策略：

其中，ε_high为电池组荷电状态的第二均衡阈值。

进一步优选地，第二均衡控制策略为多次充放电过程调节。

优选地，当电池组的实际不均衡度ε小于ε_low时，退出电池自均衡控制。

本发明的另一个目的在于提供一种储能电池荷电状态均衡阈值的确定方法。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种储能电池荷电状态均衡阈值的确定方法，该方法包括以下步骤：

S1：计算储能电池中第j个电池组的平均荷电状态值SOC_j：

其中，N为第j个电池组中电池模块的总数量，SOC_i为电池组中第i个电池模块的荷电状态值，i、N为自然数且1≤i≤N；

S2：计算储能电池的平均荷电状态值

其中：M为储能电池中电池组的总数量，SOC_j为储能电池中第j个电池组的平均荷电状态值，j、M为自然数且1≤j≤M；

S3：计算储能电池的不均衡度ε'：