[发明专利]一种基于两级式拓扑储能型变流器的电池SOC均衡控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电力控制技术领域，尤其属于一种储能变流控制技术领域。 

背景技术

作为我国可再生能源的重要组成部分，风电近年来得到迅速发展。但是由于风电本身的出力波动，给电网带来不利影响。储能变流器装置的使用，将有效地改善风机对电网的不良影响，提高电网对风机并网的允许接入率，进一步实现平滑风电出力、实现削峰填谷、跟踪计划发电等功能。 

储能型变流器装置也可以称作功率变换系统(power converting system，以下简称PCS)，其连接着电网和储能电池。作为沟通电网和储能电池之间的桥梁，储能PCS在风电场发电功率过剩时将该过剩功率所发电能转换为储能电池能量，此过程中PCS为储能电池充电；而在风电场发电功率不足时储能PCS将储能电池能量回馈到电网上，弥补风机发电功率不足，此过程中储能电池通过储能PCS向电网放电；同时还可根据电网要求下，PCS发出无功功率，实现电力系统有功/无功功率统一调度功能。 

储能系统中的电池很重要，当风电场发电功率过剩时，它将用来存储过剩电量，而当风电场发电功率不足时，它将把自身存储的能量回馈到电网上，所以储能电池将频繁的工作在充电、放电的循环过程中。而实际上，储能电池有它的充放电循环次数限制，当电池达到了其充放电循环次数，电池也到达其使用寿命作为电池重要参数的荷电状态SOC和电池的状态关系密切。当电池满充满放时，即SOC从0％充电到100％，然后再从100％放电到0％的过程中，由于SOC在0％和SOC在100％时电池处在电池电压平台区的转折点上，如果充放电控制不得当，容易对电池造成永久性损伤，所以一般在实际运行中对电池设定一个SOC的上下限制，比如SOC从10％到90％。但是电池长时间运行后，由于电池工况不同，各个电池柜的SOC会出现较大偏差，进而对储能系统的运行带来影响。为了减少SOC的偏差，需要对其进行校正。 

传统的SOC校正方法多是基于人工操作，对电池柜进行充放电，同时不断监视电池单体电压，必要时还要对SOC进行强制人工校正。 

人工校正过程费时费力，过程较慢。本发明针对此问题，提出一个新的解决方案，即采用SOC均衡算法来解决此问题。 

发明内容

为克服现有电池荷电状态SOC均衡方法中存在的以上问题，本发明提出了一个新的解决方案。本方案基于两级式变流器结构，同时基于工业实时以太网实施。本申请中模块SOC均衡控制单元根据电池管理系统BMS传输来的SOC等运行数据，实时控制各个储能电池柜充放电电流值，实现电池SOC的均衡控制。 

本发明具体采用以下技术方案： 

一种基于两级式拓扑储能型变流器的电池SOC均衡控制方法，由储能DC/AC变流器、多个储能DC/DC变流器和多个储能电池柜组成两级式拓扑储能型变流器，所述储能DC/AC变流器两端分别连接电网和每一个储能DC/DC变流器的一端，所述每一个储能DC/DC变流器对应连接一个储能电池柜；其特征在于，所述控制方法包括以下步骤： 

(1)SOC均衡控制单元采集每一个储能电池柜中各储能电池的荷电状态SOC； 

(2)计算所有储能电池的SOC平均值； 

(3)根据SOC平均值与设定的滞环宽度计算每一电池柜的充放电电流给定值； 

(4)当完成所有电池给定电流的计算后，由SOC均衡控制单元通过对应的储能DC/DC变流器来控制每一个电池柜的充放电电流； 

(5)SOC均衡控制单元根据实时采集的每一个储能电池柜中各储能电池的SOC，实时计算SOC的均衡效果，判断是否达到SOC均衡效果要求条件，如果没有，返回更改控制滞环宽度，返回步骤(3)，如果满足SOC均衡效果要求条件，则结束充放电电流均衡控制。 

本发明还进一步优选以下技术方案。 

在步骤(3)中，每一电池柜的充放电电流给定值由两部分组成：一部分是用储能系统总功率除以柜子数量然后再除以每个电池柜的电压得到该电池柜的充放电电流基本分量；另一部分是SOC均衡补偿分量，SOC均衡补偿分量的作用是实现SOC均衡，该分量是使用滞环控制方法和PI调节器得到的。 

在步骤(5)中，所述SOC的均衡效果的判断条件为比较每个储能电池柜自身SOC与SOC平均值之间的差值，如果差值小于设定值，即认为满足SOC均衡效果条件。