[發(fā)明專利]一種電池模擬方法及模擬器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210112187.5
• 申請日: 2012-04-17
• 公開（公告）號: CN102654565A
• 公開（公告）日: 2012-09-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陸繼明;謝俊文;魏大洋;王丹;毛承雄
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 李智

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及大容量儲能電池領(lǐng)域以及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電池模擬方法及電池模擬器，用以模擬真實的電池(組)的工作外特性，適用鋰離子電池、鉛酸蓄電池、光伏電池、燃料電池、液流電池和鈉硫電池等等。

背景技術(shù)

隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的開展，風(fēng)電、光能可再生能源發(fā)電技術(shù)的成熟，大規(guī)模大容量的儲能電池(如鋰離子電池、鉛酸蓄電池、光伏電池、燃料電池、液流電池和鈉硫電池等等)應(yīng)用于可再生能源發(fā)電系統(tǒng)將起到平滑功率波動、削峰填谷和提高電網(wǎng)可靠性的作用。電池應(yīng)用于電網(wǎng)儲能，是很前沿的研究方向，但是目前仍存在技術(shù)、安全和成本方面的制約因素。對于電池在電力系統(tǒng)中的研究，往往只關(guān)心電池的外特性而不關(guān)心電池的內(nèi)部機(jī)理，而電池模擬器是一種模擬電池外特性的裝置，電池模擬器有著巨大的市場和使用價值。在實際的研究和試驗中使用真實的電池原型將會有成本高、維護(hù)困難、電池參數(shù)變更不靈活等問題，而且可能會有損壞電池的風(fēng)險。同時對不用的電池進(jìn)行研究需要高成本購買各種不同種類的電池，電池的購買和維護(hù)提高了研究成本，而隨著更多新型儲能電池的出現(xiàn)，使用電池原型進(jìn)行試驗和研究是不現(xiàn)實的。而通用模擬器的出現(xiàn)將會減少研究成本、加快研究進(jìn)度、便于靈活改變電池參數(shù)和模擬多種電池。目前已有鉛酸蓄電池、燃料電池、光伏電池模擬器等，這些電池模擬器存在著能量無法雙向流動、拓?fù)錈o法滿足性能、成本高等問題，同時這些電池模擬器都是單一的針對某種電池原型，無法擴(kuò)展到模擬所有的電池原型，本發(fā)明提供一種電池模擬方法及電池模擬器，用于解決上述不足，同時三電平的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使得本發(fā)明具有更好的模擬效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種電池模擬方法，實現(xiàn)對真實電池的工作特性的模擬。

本發(fā)明的另一目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、參數(shù)可調(diào)的電池模擬器，能實現(xiàn)對真實的電池的工作特性的模擬。

一種電池模擬方法，包括以下步驟：

(1)設(shè)置電池的初始參數(shù)，初始參數(shù)包括荷電狀態(tài)SOC和容量C；

(2)采集模擬器當(dāng)前的輸出直流電壓V_o和輸出直流電流I_o，依據(jù)I_o和SOC計算電池直流電壓參考值V_ref；

(3)以V_ref為給定值，V_o為反饋量對模擬器進(jìn)行電壓閉環(huán)反饋控制；

(4)采用電壓閉環(huán)反饋控制的輸出作為調(diào)制信號產(chǎn)生正弦脈寬調(diào)制波SPWM，利用正弦脈寬調(diào)制波SPWM控制模擬器使得其直流輸出電壓V_o等于V_ref；

(5)依據(jù)I_o、V_o、C和上一個模擬周期的SOC更新當(dāng)前的SOC；

(6)重復(fù)(2)～(5)直到模擬結(jié)束。

根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池模擬方法，其特征在于，所述步驟(2)采用查表法或折線法或模型法計算電池直流電壓參考值V_ref。

根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池模擬器，其特征在于，所述步驟(5)的荷電狀態(tài)SOC更新公式為SOC＝SOC+I_o×V_o×Δt/C，Δt為模擬周期。

根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池模擬方法，其特征在于，所述電池為鋰離子電池、鉛酸蓄電池、光伏電池、燃料電池、液流電池和鈉硫電池中的任意一種。

實現(xiàn)權(quán)利要求1或2或3或4所述電池模擬方法的電池模擬器，包括三相三電平電壓型PWM變流器(VSC)，其特征在于，三相三電平電壓型PWM變流器(VSC)的驅(qū)動輸入端依次連接IGBT驅(qū)動電路(1)、控制器(2)和電流電壓測量/保護(hù)電路(3)的輸出端，控制器(2)連接人機(jī)界面(4)；三相三電平電壓型PWM變流器(VSC)的三個交流輸入端均連接三相交流接觸器(KM)，三相交流接觸器(KM)連接三相隔離變壓器(TM)的三個輸出端，三相隔離變壓器(TM)的三個輸入端分別一一對應(yīng)連接一熔斷器(FUSE)后再一起連接到市電；三相三電平電壓型PWM變流器(VSC)的一個直流輸出端串接熔斷器(FUSE)；電流電壓測量/保護(hù)電路(3)的第一輸入端連接電壓型PWM變流器(VSC)的交流輸入端，電流電壓測量/保護(hù)電路(3)的第二輸入端連接三相三電平電壓型PWM變流器(VSC)的直流輸出端。