[發明專利]一種用于電池簇間均衡的虛擬內阻控制方法

在審

• 申請號: 202110990934.4
• 申請日: 2021-08-26
• 公開（公告）號: CN113659683A
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 謝茂軍;張自學;鄒軍;王曉文
• 申請（專利權）人: 四川科陸新能電氣有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02J7/34
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

本發明公開了一種用于電池簇間均衡的虛擬內阻控制方法，包括均衡策略和調節裝置控制兩部分，所述均衡策略包括啟動均衡策略和運行均衡策略，所述啟動均衡策略通過對比已投入電池簇的輸出電流與平均輸出電流的大小，選擇是否運行均衡策略；所述運行均衡策略根據各個電池簇的荷電狀態SOC與所有SOC的平均值SOCa的偏差狀態，調整調節裝置輸出電壓，完成均衡處理；所述調節裝置控制通過調整輸出脈寬驅動開關管工作，從而實現對調節裝置輸出電壓的調整。本發明可實現對電池簇輸出電壓的穩定控制，同時保證各電池簇間并聯的均衡效果，避免并聯出現環流或功率震蕩的情況。

技術領域

本發明涉及電力技術領域，尤其涉及一種用于電池簇間均衡的虛擬內阻控制方法。

背景技術

儲能技術主要是指電能的儲存。儲存的能量可以用做應急能源，也可以用于在電網負荷低的時候儲能，在電網高負荷的時候輸出能量，用于削峰填谷，減輕電網波動。能量有多種形式，包括輻射，化學的，重力勢能，電勢能，電力，高溫，潛熱和動力。 能量儲存涉及將難以儲存的形式的能量轉換成更便利或經濟可存儲的形式。

其中，電化學儲能因響應快等諸多優點，目前已廣泛應用發電側、電網側和用戶側等各種場合。而且因成本等因素，電化學儲能朝著高容量，高功率密度，高功率集成度的方向發展。支撐該方向的發展采用的技術路線是增加電池簇的并聯支路，擴增單機系統的容量。

但經過長期的運行表明，運行過程中電池簇間的電壓會發生一定的偏差，內阻也發生不同程度的變化。該變化會使得電池簇的直接并聯能力減弱，導致零功率運行時的環流，充電時內阻大的電池簇無法充滿，放電時內阻大的電池簇無法提供足夠的功率。長此以往，就會出現整個系統因一包電池異常后發生的短板效應而無法持續運行的情況。在單包電池維護后，使用新電池包進行更替，又存在新舊電池混合使用的情況，進而導致差異進一步增大。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了一種用于電池簇間均衡的虛擬內阻控制方法，包括均衡策略和調節裝置控制兩部分，所述均衡策略包括如下步驟：

S1：通過電池管理模塊BMS配置各電池簇初始輸出電壓和最大充、放電電流；

S2：依次啟動單個調節裝置，并投入到直流母線；

S3：實時采樣直流母線的電壓和各電池簇的電壓、輸出電流，并計算所有已投入電池簇的平均輸出電流；

S4：對比已投入電池簇的輸出電流與平均輸出電流的大小，選擇是否運行均衡策略；

S5：通過電池管理模塊BMS統計各個電池簇的荷電狀態SOC，并計算所有SOC的平均值SOCa；

S6：通過判定用電設備的運行功率是否超過預設閾值，選擇是否進行均衡處理；

S7：判定各個電池簇的荷電狀態SOC與SOCa的偏差超過預設閾值范圍的狀態，調整調節裝置輸出電壓；

S8：判定是否已經完成所有電池簇的均衡處理，若未完成則重復步驟S5至步驟S8；否則退出本次均衡處理；

所述調節裝置控制包括如下步驟：

A：實時采樣各電池簇的調節裝置的輸出電流、輸出電壓和輸入電壓；

B：電池管理模塊BMS通過通信的方式對調節裝置的輸出電壓給定和虛擬電阻進行配置；

C：輸出電流與虛擬電阻的乘積得到下垂電壓，輸出電壓給定與下垂電壓作差得到輸出電壓參考；

D：輸出電壓參考與輸出電壓的偏差，經PI調節器后輸出控制量，將該控制量限制于最大放電電流和最大充電電流之間，得到輸出電流參考；

E：輸出電流參考與輸出電流的偏差偏差，經PI調節器后輸出控制量，將該控制量限制于最大調節偏差和最小調節偏差之間，得到PWM調制度偏差；

F：輸出電壓與輸入電壓相除得到PWM調制度基值，PWM調制度偏差疊加上PWM調制度基值后得到PWM調制度，該PWM調制度與載波實時比較，調整輸出脈寬驅動開關管工作，從而實現對調節裝置輸出電壓的調整。

具體的，步驟S4具體包括如下步驟：