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一种基于下垂控制的SOC均衡控制方法


技术摘要:
本发明公开了一种基于下垂控制的SOC均衡控制方法,基于下垂控制的SOC均衡控制方法针对的控制对象为H桥级联型储能系统;对每一个H桥逆变器均基于以下公式实现SOC均衡控制:该基于下垂控制的SOC均衡控制方法有利于实现不同容量电池模组的SOC均衡,对提高储能系统的寿命和  全部
背景技术:
在电池储能系统中,电池荷电状态(State  of  Charge  SOC)不均衡,将缩短储能系 统使用寿命和降低使用效率。针对级联型储能系统,现有的SOC均衡方法之一,是基于P-f下 垂控制的SOC均衡方案,以实现分布式储能系统的SOC均衡。但是,这些方案可能会导致严重 的频率偏差。同时,现有储能系统的研究大多建立各个电池模组容量相等的基础上,并借助 高带宽通信,实现相同容量下各电池模组的SOC均衡,并在SOC均衡过程中减少频率偏差。如 果每个电池模组的容量存在差异,即使电池模组的有功功率均衡和初始SOC也相同,也可能 无法实现SOC的均衡。 因此,有必要设计一种基于下垂控制的SOC均衡控制方法。
技术实现要素:
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于下垂控制的SOC均衡控制方法,该基 于下垂控制的SOC均衡控制方法有利于实现不同容量电池模组的SOC均衡。 发明的技术解决方案如下: 一种基于下垂控制的SOC均衡控制方法,基于下垂控制的SOC均衡控制方法针对的 控制对象为H桥级联型储能系统; H桥级联型储能系统中,N个电池储能单元对应连接至N个H桥逆变器,N个H桥逆变 器级联后连接至负载;N为大于3的整数; 对每一个H桥逆变器均基于以下公式实现SOC均衡控制,以实现各H桥逆变器输出 功率均分和各电池模组SOC均衡: 式中:ω 与V 是第i个H桥逆变器的频率与电压幅值参考;ω*为H桥逆变器频率;V*i i 为公共耦合点PCC处电压幅值的参考值;Pi是第i个H桥逆变器的输出有功功率;Cei和SOCi为 第i个电池模组实际容量和放电状态下的实际荷电状态;m是下垂控制系数,n是SOC权重系 数; k为SOC的幂指数,能改变SOC均衡速度,k为整数。 下垂系数m满足下式: 式中Δω是系统所允许的最大频率偏差;Cei为第i个电池模组实际容量;P *i 为第i 3 CN 111725876 A 说 明 书 2/8 页 个H桥逆变器所能输出最大功率; SOC权重系数n满足下式: 式中Δω是系统所允许的最大频率偏差;SOCi_max为第i个电池模组放电状态下的 最大荷电状态值; SOC的幂指数k满足k≤6;理论上k的值越大,SOC的收敛速度将越快,然而,在实际 系统中,储能系统过快的放电将对电池模组产生负面影响,为此需将k值进行限定,SOC的幂 指数k满足k≤6; 同时,系统还需要满足 m取值0.0001,n取值3,k取值为1、2、3中的任一项。 有益效果: 本发明提出了一种基于本地信息的改进下垂SOC均衡控制策略,该控制通过功率 调节,保证不同容量电池模组的SOC均衡。该方案的优点基于本地信息,避免通信失败带来 的通信负担;可以通过修改SOC的指数改变SOC均衡速度,并且SOC均衡过程中的频率偏差更 小;实现不同容量电池模组的SOC均衡,对提高储能系统的寿命和效率具有重要意义。 附图说明 图1为H桥级联型电池储能系统拓扑图; 图2为H桥级联型电池储能系统等效模型示意图; 图3为基于二阶RC等效模型的单相H桥逆变器简化结构示意图; 图4为k=1时,新型SOC均衡控制策略在电池模组不同容量下的性能,其中图4(a) 为SOC曲线;图4(b)为有功功率曲线;图4(c)为频率曲线; 图5为k=2时,新型SOC均衡控制策略在电池模组不同容量下的性能,其中图5(a) 为SOC曲线;图5(b)为有功功率曲线;图5(c)为频率曲线; 图6为k=3时,新型SOC均衡控制策略在电池模组不同容量下的性能,其中图6(a) 为SOC曲线;图6(b)为有功功率曲线;图6(c)为频率曲线。
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