[发明专利]一种含DC/DC变换器的全钒液流电池安全充放电控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电池储能充放电控制技术领域，特别涉及一种含DC/DC变换器的全钒液流电池安全充放电的控制方法，具体包括考虑全钒液流电池荷电状态及端电压限值约束条件时的安全充放电切换模式的控制方法。

背景技术

随着大规模间歇式能源并网，其特有的波动性和随机性对电网的安全稳定运行带来了影响，而储能技术是解决这些问题的有效手段之一。其中电化学储能方式应用较为广泛，但是在实际运行中，电池与负荷之间通过变换器进行能量交换，其控制方式直接影响电池性能和使用寿命，这就要求变换器不仅具有传统充放电控制功能，而且还需要满足电池安全稳定运行、快速充放电响应和瞬时大功率输出的要求。

全钒液流电池储能以其结构简单，重复充放电过程不会造成电池容量下降等优势正被逐步应用，但现有对其充放电的研究大都局限于VRB本体角度的情况，而在实际应用中，电池与负荷之间通过变换器进行能量交换，但目前大多数充放电控制方法中并没有考虑含变换器的电池安全充放电控制模式。对如何考虑VRB本身安全可靠运行约束下的控制策略研究涉及较少。一旦电池荷电状态或外部端电压超出所能承受的限值将会严重影响电池的使用寿命或造成永久性损坏，从而危及整个储能系统的安全稳定运行。因此，如何考虑含DC/DC变换器的全钒液流电池安全充放电控制具有重要的现实意义。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提供一种含DC/DC变换器的全钒液流电池安全充放电的控制方法，可以避免电池的过充、过放现象发生，并且防止充电电压过高或过低而造成电池的损坏，提高电池的安全可靠性。

本发明的目的是这样实现的：

本发明提供的一种含DC/DC变换器的全钒液流电池安全充放电的控制方法，包括以下步骤：

S1：检测VRB外部端实际电压信号U_b，VRB侧电感的实际电流信号I_L；

S2：将检测到的VRB外部端实际电压信号U_b与VRB侧电感实际电流信号I_L相乘，获得VRB实际电功率信号P_battery；

S3：将功率设定值P_ref、电流设定值I_ref、电压设定值U_ref分别与VRB实际电功率信号P_battery、实际电流信号I_L、实际电压信号U_b进行作差，将差值输入到充放电切换模块中，并根据切换命令选择不同的充放电模式，当需要充电时，进入步骤S4进行充电；当需要放电时，进入步骤S5进行放电；

S4：当充电时，检测VRB端电压U_b值处于放电电压下限U_low和充电电压上限U_high之间时，以功率设定值P_ref等于充电功率设定值P_charge向VRB进行恒功率快速充电；

此刻，检测VRB实时的荷电状态SOC信号及VRB的外部端实际充放电压信号U_b，当检测到VRB外部端实际充放电压信号U_b超出限值时且SOC值没有超出限值时，转为电压设定值U_ref等于电压上限U_high进行充电，此时SOC信号将继续上升，直到其值越限时，转为电流设定值I_ref等于充电涓流I_min进行充电，完成安全充电控制；

S5：当放电时，检测VRB端电压U_b值处于放电电压下限U_low和充电电压上限U_high之间时，以功率设定值P_ref等于放电功率设定值P_discharge向VRB进行恒功率快速放电；

此时，检测VRB实时的荷电状态SOC信号及VRB的外部端实际充放电压信号U_b，若SOC信号未越限，而VRB外部端实际充放电压信号U_b低于放电电压下限时，转为电压设定值U_ref等于电压下限值U_low进行放电，此时SOC信号将继续降低，直到其值越限时，转为电流设定值I_ref等于放电涓流I_min进行放电，完成安全放电控制；