[发明专利]一种用于电池簇间均衡的虚拟内阻控制方法

说明书

本发明公开了一种用于电池簇间均衡的虚拟内阻控制方法，包括均衡策略和调节装置控制两部分，所述均衡策略包括启动均衡策略和运行均衡策略，所述启动均衡策略通过对比已投入电池簇的输出电流与平均输出电流的大小，选择是否运行均衡策略；所述运行均衡策略根据各个电池簇的荷电状态SOC与所有SOC的平均值SOCa的偏差状态，调整调节装置输出电压，完成均衡处理；所述调节装置控制通过调整输出脉宽驱动开关管工作，从而实现对调节装置输出电压的调整。本发明可实现对电池簇输出电压的稳定控制，同时保证各电池簇间并联的均衡效果，避免并联出现环流或功率震荡的情况。

技术领域

本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种用于电池簇间均衡的虚拟内阻控制方法。

背景技术

储能技术主要是指电能的储存。储存的能量可以用做应急能源，也可以用于在电网负荷低的时候储能，在电网高负荷的时候输出能量，用于削峰填谷，减轻电网波动。能量有多种形式，包括辐射，化学的，重力势能，电势能，电力，高温，潜热和动力。 能量储存涉及将难以储存的形式的能量转换成更便利或经济可存储的形式。

其中，电化学储能因响应快等诸多优点，目前已广泛应用发电侧、电网侧和用户侧等各种场合。而且因成本等因素，电化学储能朝着高容量，高功率密度，高功率集成度的方向发展。支撑该方向的发展采用的技术路线是增加电池簇的并联支路，扩增单机系统的容量。

但经过长期的运行表明，运行过程中电池簇间的电压会发生一定的偏差，内阻也发生不同程度的变化。该变化会使得电池簇的直接并联能力减弱，导致零功率运行时的环流，充电时内阻大的电池簇无法充满，放电时内阻大的电池簇无法提供足够的功率。长此以往，就会出现整个系统因一包电池异常后发生的短板效应而无法持续运行的情况。在单包电池维护后，使用新电池包进行更替，又存在新旧电池混合使用的情况，进而导致差异进一步增大。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种用于电池簇间均衡的虚拟内阻控制方法，包括均衡策略和调节装置控制两部分，所述均衡策略包括如下步骤：

S1：通过电池管理模块BMS配置各电池簇初始输出电压和最大充、放电电流；

S2：依次启动单个调节装置，并投入到直流母线；

S3：实时采样直流母线的电压和各电池簇的电压、输出电流，并计算所有已投入电池簇的平均输出电流；

S4：对比已投入电池簇的输出电流与平均输出电流的大小，选择是否运行均衡策略；

S5：通过电池管理模块BMS统计各个电池簇的荷电状态SOC，并计算所有SOC的平均值SOCa；

S6：通过判定用电设备的运行功率是否超过预设阈值，选择是否进行均衡处理；

S7：判定各个电池簇的荷电状态SOC与SOCa的偏差超过预设阈值范围的状态，调整调节装置输出电压；

S8：判定是否已经完成所有电池簇的均衡处理，若未完成则重复步骤S5至步骤S8；否则退出本次均衡处理；

所述调节装置控制包括如下步骤：

A：实时采样各电池簇的调节装置的输出电流、输出电压和输入电压；

B：电池管理模块BMS通过通信的方式对调节装置的输出电压给定和虚拟电阻进行配置；

C：输出电流与虚拟电阻的乘积得到下垂电压，输出电压给定与下垂电压作差得到输出电压参考；

D：输出电压参考与输出电压的偏差，经PI调节器后输出控制量，将该控制量限制于最大放电电流和最大充电电流之间，得到输出电流参考；

E：输出电流参考与输出电流的偏差偏差，经PI调节器后输出控制量，将该控制量限制于最大调节偏差和最小调节偏差之间，得到PWM调制度偏差；

F：输出电压与输入电压相除得到PWM调制度基值，PWM调制度偏差叠加上PWM调制度基值后得到PWM调制度，该PWM调制度与载波实时比较，调整输出脉宽驱动开关管工作，从而实现对调节装置输出电压的调整。

具体的，步骤S4具体包括如下步骤：