[發明專利]一種電池簇均衡儲能系統及其控制方法

在審

• 申請號: 202111007166.2
• 申請日: 2021-08-30
• 公開（公告）號: CN113517747A
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發明（設計）人: 方日;周儉節;曹偉
• 申請（專利權）人: 陽光儲能技術有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H01M10/44;H02J3/32
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 陳穎

本發明提供一種電池簇均衡儲能系統及其控制方法，其第二級變換單元的第二側分別接入對應電池簇的功率傳輸回路中，以構成一個串聯支路，而第二級變換單元的第一側通過第一級變換單元連接電源；相比于現有技術中設置于各電池簇的功率傳輸支路上的DCDC變換器，第二級變換單元輸出的電壓僅需要調整不同電池簇之間的電壓偏差，其功率容量、輸入電壓及輸出電壓設計范圍均能夠滿足電池簇之間電壓偏差的需求即可，降低了相應成本；而且，由于上述連接關系的設置，經過兩級變換單元的功率只是電池簇功率的很小一部分，而電池簇的大部分功率傳輸并不需要經過變換單元，所以避免了電池簇的充放電功率傳輸損耗，電池簇的電能傳輸效率得到大幅度提高。

技術領域

本發明涉及電力電子技術領域，特別涉及一種電池簇均衡儲能系統及其控制方法。

背景技術

傳統儲能系統方案的架構中，多簇電池簇Rack直接并聯接入DCAC變換器的直流側；由于簇內電芯個體容量、電池簇內阻等因素的差異，導致不同電池簇Rack之間的SOC(State of Charge，電池荷電狀態，也稱剩余電量)存在差異，加上各電池簇Rack實際工作環境溫度無法保持完全一致，導致多電池簇Rack并聯出現不可避免的SOC及簇電壓失配問題。例如，某一電池簇Rack的SOC為n個電池簇Rack中SOC值的最小值，則在放電過程中，由于其電量最少，導致其將最先放空，提前達到放電截止電壓，進而退出運行，DCAC變換器無法按設計時間持續滿功率放電，大大降低了儲能系統的恒功率運行能力。

針對該問題，目前的技術方案如圖1所示，在每個電池簇Rack功率傳輸支路中設置一個DCDC變換器，通過DCDC變換器來均衡不同電池簇Rack之間的SOC，使得各個電池簇Rack的SOC均相等，即不同電池簇Rack的可用電量始終保持一致，同時也允許了DCDC變換器的電池側電壓出現不同步，解決了不同電池簇Rack之間并聯失配的問題。

但是圖1所示的該方案中，由于DCDC變換器是設置于電池簇Rack功率傳輸支路中的，必然會導致電池簇Rack的充放電功率傳輸多一級損耗，因此不僅導致效率損失嚴重，還會帶來散熱成本較高的問題；另外，這種設置方式還會導致DCDC變換器的功率容量、輸入電壓及輸出電壓設計范圍均較高，導致成本高。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種電池簇均衡儲能系統及其控制方法，以降低損耗和成本。

為實現上述目的，本發明實施例提供如下技術方案：

本發明第一方面提供了一種電池簇均衡儲能系統，包括：至少兩個電池簇、第一級變換單元及第二級變換單元；其中：

所述第一級變換單元的第一側，連接電源；

所述第一級變換單元的第二側連接所述第二級變換單元的第一側；

所述第二級變換單元的第二側，分別串聯接入對應所述電池簇的功率傳輸回路中，以與對應所述電池簇構成一個串聯支路；

各所述串聯支路的兩端并聯連接于第一直流匯流母線。

可選的，所述第一級變換單元包括：至少一個第一變換器；

所述第一變換器的第一側連接所述電源，所述第一變換器的第二側連接第二匯流母線。

可選的，所述第二匯流母線為直流母線時，所述第一變換器為DCDC變換器，所述電源為所述第一直流匯流母線；或者，所述第一變換器為ACDC變換器，所述電源為所述電池簇均衡儲能系統的輔助供電變壓器、交流母線或電網；

所述第二匯流母線為交流母線時，所述第一變換器為DCAC變換器，所述電源為所述第一直流匯流母線；或者，所述第一變換器為ACAC變換器，所述電源為所述電池簇均衡儲能系統的輔助供電變壓器、交流母線或電網。

可選的，所述第二級變換單元包括：至少一個第二變換器；