[發明專利]一種MMC電池儲能系統相間SOC均衡方法

有效

• 申請號: 201310433451.X
• 申請日: 2013-09-22
• 公開（公告）號: CN103545878A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 凌志斌;王藝翰;曹陽;馬勤冬;李碩
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H01M10/44
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及電池儲能領域，應用于儲能電站、風儲系統等大規模電池儲能的場合，具體地，涉及一種MMC電池儲能系統載波移相調制相間SOC均衡方法。

背景技術

電池儲能系統主要實現能量的存儲和釋放，其主要組成部分包括儲能電池和儲能變流器（Power?Conversion?System-PCS）。PCS主要實現充放電控制、功率調節等功能。基于MMC結構的電池儲能變流器系統由于引入了多電平技術，減小了電力電子器件上的電壓應力；并且因為結構上的優勢，每相環流信號可以相對獨立的控制，從而容易實現三相電池組之間的SOC均衡；系統同時擁有直流和交流接口的特殊結構，可同時連接直流電網與交流電網，在交直流配電領域將有較大的應用潛力。

儲能系統的均衡控制對于保證儲能系統的運行壽命至關重要。在MMC電池儲能系統中，由于三相儲能電池本身的差異以及可能出現的維護、更新等原因，三相之間的儲能電池單元荷電狀態SOC可能不同，為了最大限度利用儲能系統的存儲容量和保證電池壽命，需要對相間儲能電池單元的SOC進行均衡控制。均衡控制策略與儲能系統的調制方法緊密相關。MMC電池儲能系統若采用載波移相調制方式，則由載波移相調制本質上決定了，在各相調制比、端口電壓、電池SOC相同的情況下，各相在一個工頻周期內充電或放電功率相同，即對于三相SOC本身就均衡的情況，不需要額外的均衡算法來進行相間充放電功率的平衡。但對于三相SOC本身就不一致的情況下，如何通過載波移相調制實現相間SOC均衡控制尚未見文獻公開報道。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種MMC電池儲能系統載波移相調制相間SOC均衡方法，根據各相儲能電池的SOC，設定一個基準值SOC_R，按照各相儲能電池的SOC與基準值SOC_R關系，改變各相的環流控制信號值，從而實現控制儲能電池SOC不同的三相，其充放電功率也不同的目的，最終實現三相間儲能電池SOC的均衡。

為實現上述目的，本發明提供一種MMC電池儲能系統載波移相調制相間SOC均衡方法，該方法首先采集儲能電池SOC信息及充、放電狀態，即通過電池管理系統采集各相儲能電池的SOC信息及此時系統所處充、放電狀態；計算各相的環流控制信號值，即根據PCS系統所處不同狀態以及各相儲能電池SOC與基準值SOC_R的關系調節對應環流控制信號值大小。

具體的，所述方法分充、放電兩種狀態，通過從電池管理系統獲得的三相儲能電池SOC，計算各相環流控制信號值，具體步驟如下：

(1)獲取三相儲能電池SOC信息：通過電池管理系統采集各相儲能電池的SOC信息以及充放電狀態；

(2)根據各相SOC大小設定基準值SOC_R；

(3)根據儲能系統充、放電狀態，及與基準值SSOC_R的關系，計算各相的環流控制信號值；

A：系統處于放電狀態

若某個功率模塊SOC小于基準值SOC_R，則增加該相的環流控制信號值，若大于基準值SOC_R，則減小該相的環流控制信號值；

B：系統處于充電狀態

若某個功率模塊SOC小于基準值SOC_R，則增加該相的環流控制信號值，若大于基準值SOC_R，則減小該相的環流控制信號值。

優選地，步驟(2)中，設所采集的三相儲能電池的SOC為：SOC_a，SOC_b，SOC_c，按照由低到高順序進行排列，根據三相SOC大小，設定一個基準值SOC_R，并設置一個不動作區間，若一相儲能電池SOC在此區間內，則相間均衡策略不啟用。若在此區間之外，則啟動相間均衡策略，通過計算調整該相環流控制信號大小。

優選地，步驟(3)中：

A：系統處于放電狀態

此時環流控制信號為負，若一相功率模塊SOC_y小于SOC_R，則增加該相的環流控制信號值，減小該相放電電流，即少放電；若一相功率模塊SOC_y大于SOC_R，則減小該相的環流控制信號值，增加該相放電電流，即多放電，最終使三相間SOC均衡；

B：系統處于充電狀態