一种新型蓄电池充放电专用节能装置

介绍了一种新型蓄电池充放电装置的系统结构和工作原理,并对其控制方法和控制电路进行了研究。在此基础上,研制了一台实验样机。实验结果表明,所研制的蓄电池充放电装置集充、放电功能于一体,既可作蓄电池的充电电源,实现对蓄电池恒压、恒流充电,又可作蓄电池放电的负载,把蓄电池恒流放电时的能量回馈到电网。且在蓄电池充、放电的过程中,均可以实现网侧电流正弦化和高功率因数、低谐波污染,节能效果显著,具有推广应用价值。     

基于MSP430F149的铅酸蓄电池充放电工装设计

进行了铅酸蓄电池充放电工装设计,主要用于对铅酸蓄电池进行充放电管理,从而检测该电池性能是否合格.核心控制芯片采用TI公司低功耗管理芯片MSP430F149来控制充放电的自动切换,提供充放电完成指示信号、报警信号并显示放电时间.充电电路采用开关型控制芯片UC3909实现智能充电.     

脉冲充电在光伏系统充电控制中的应用

考虑到光伏发电系统的特点,将脉冲充电方式应用于光伏发电系统充电控制中,提出了一种新的蓄电池充放电控制策略,能够有效改善蓄电池充电过程中的极化现象,实现快速充电,提高光伏电池的输出效率和蓄电池的充电效率。在充放电控制过程中,保证了直流母线电压的稳定,提高了光伏系统对负载的供电质量。通过对蓄电池分组充放电控制,改善了蓄电池长期欠充问题。针对蓄电池的充放电控制技术建立了Matlab/Simulink仿真模型,验证了该控制策略的可行性。     

应用Kalman滤波法估计铅酸蓄电池SOC

在蓄电池的充／放电过程中,正确估计其剩余容量,对充／放电控制器采取下一步的动作有着非常重要的指导作用,针对蓄电池充／放电的实际情况,在分析了传统SOC估计方法不足的基础上,引入Kalman滤波法作为蓄电池荷电状态（soc）估计的主要算法。本文采用Randles等效电路模型,详细给出了Kalman滤波法估计SOC的算法推导,通过Matlab软件仿真验证了运用KalmaJ,滤波法可以有效跟踪蓄电池SOC的变化,并且控制精度优于传统方法。     

一种微电网新型下垂控制策略研究

本文研究以包含有风力发电、光伏发电和大容量的蓄电池的独立的微电网为研究对象,提出以蓄电池的变换器为主要控制单元,光伏逆变器作为次要控制单元的新型控制策略。蓄电池的SOC状态作为控制系统的控制参数,系统频率作为蓄电池、光伏发电和风力机组之间的通讯信号,节省了通讯设备,增加了电池的SOC状态监测系统。通过仿真验证,本文所提的控制策略可以在负载和新能源发电出现大幅波动的情况下将微网系统的电压和频率保持在EN 50160的标准之内。在微网系统内出现短路故障时,蓄电池自动转换控制模式为电流控制方法,提供足够大的电流使得继电保护装置动作。最后通过PSIM软件仿真验证了本文所提控制策略。     

铅酸蓄电池模型研究及SOC模糊估计

为了深入研究铅酸蓄电池在充放电过程中内阻等特征参数的变化,首先,基于铅酸蓄电池的工作机理建立蓄电池充放电模型,并进行不同倍率的充放电实验;其次,基于实验数据建立各模型参数与SOC之间的函数关系,同时对BP神经网络模型进行训练以实现SOC的精确估计。最后,结合铅酸蓄电池充放电模型和BP神经网络模型仿真铅酸蓄电池充放电过程,仿真结果和实际结果吻合,有助于对铅酸蓄电池内阻等特征参数的研究。     

级联式储能系统中电池自均衡控制策略研究

针对独立电池供电的组合级联式储能系统中电池SOC不均衡问题,基于特征谐波消除PWM方法提出了一种新的差异化充放电控制策略。当检测到各电池SOC不均衡时,采用差异化充放电控制使各电池SOC趋于一致;当电池SOC达到均衡时,切换到同步充放电的移相SPWM控制。该方法提高了整个组合级联式储能系统的可用率和储能系统的有效容量,改善了储能系统的电能质量。文中推导了差异化充放电控制方法的原理,给出了切换条件。在PSCAD/EMTDC中建立了组合级联式储能系统模型,验证所提出的电池自均衡控制策略的有效性。     

基于FSBB变换器的直流微电网SOC平衡控制策略

针对直流微电网工作时易出现储能单元SOC不平衡的现象,提出一种基于四开关BuckBoost(FSBB)变换器的直流微电网SOC平衡控制策略。使用四开关Buck-Boost变换器替换双向DC/DC变换器与蓄电池相联,既保证功率可以双向流通,又提高储能单元动态响应能力和抗干扰能力;设计了一种基于储能单元SOC平衡的改进下垂控制策略,将蓄电池SOC函数与下垂系数相结合,使各储能单元在充放电过程中按SOC值分配输出电流,实现储能单元SOC平衡和单元间电流合理分配;同时负载跳变时保持母线电压稳定,实现不同模式的平滑切换与功率分配,且无需互联通信,降低系统设计成本。在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,验证了所提控制策略的正确性和可行性。     

太阳能光伏发电系统中蓄电池SOC预测模型及监控方法研究

建立了一种基于反向传播(BP)神经网络算法的阀控密封式铅酸蓄电池(VRLA)的剩余容量(SOC)预测模型,利用MATLAB仿真对三层BP网络模型的性能进行了校验,采用由TMS320F28335为核心组成的硬件控制电路对VRLA蓄电池组进行了实时数据采集,依据预测出的SOC值和控制电路,实现对蓄电池组的放电工作状态的智能监测与控制,保证了系统的经济、高效、安全可靠运行。监测控制系统具有蓄电池SOC预测,端电压、充放电电流等参数实时监控,数据传输及状态显示等功能,具有较高的实际应用价值。     

高效光伏充电控制器的设计

针对在水文监测系统中因充放电方式不正确造成的蓄电池损坏和监测系统不能正常工作的情况,设计一种基于STM32芯片的高效充放电管理系统。通过对光伏电池和铅酸蓄电池充放特性的分析,采用BUCK电路和最大功率点跟踪（maximum power point tracking,MPPT）技术实现对蓄电池的充放电过程进行有效控制,提高光伏电池充电效率,保证了水文监测系统能够高效稳定工作。设计完成系统的软硬件设计及相关实验,并得出实验结果和结论。实验结果表明,该控制器能够根据蓄电池端电压自动切换充电方式,避免了由于充电电压过高过低引起的蓄电池使用寿命缩短,同时相对普通充电控制器具有更高的充电效率。     

风储联合系统中双电池SOC波动越限优化研究

本文分析了风储联合系统风功率平滑应用场景中双电池系统荷电状态(state of charge,SOC)波动越限问题,并提出一种改进控制策略。该策略通过风功率预测实现SOC波动越限预测,进而合理设置双电池系统充放电状态切换时刻,有效避免SOC波动越限,维持储能系统良好的充放电深度。基于两种湍流风速的仿真结果验证了本文改进控制策略的有效性和优越性。     

基于荷电状态的混合储能系统协调控制策略

为优化混合储能系统运行状态,提出了一种新型混合储能分层协调控制策略,包括上层能量管理与下层混合储能控制。上层能量管理层根据微电网母线电压、频率以及混合储能系统综合荷电状态（SOC_HESS）,利用模糊逻辑算法优化混合储能系统的充放电功率,使得储能设备的荷电状态维持在合理范围。下层混合储能控制层在低通滤波器的基础上根据磷酸铁锂电池和超级电容器各自的SOC,建立分配功率修正算法,优化储能单元的SOC状态。仿真实验证明,所提出的基于荷电状态SOC的分层协调控制,有效地降低了混合储能的SOC的变化范围,防止储能设备的过充或过放。     

考虑荷电状态约束的储能参与电网一次调频综合控制策略

电池储能具有响应速度快、控制精度高、容量配置灵活的优点,近年来在电网调频中得到广泛关注。但传统控制方式易造成电池过充或过放,给电网运行及电池使用带来负面影响。针对该问题,提出一种考虑荷电状态 (state of charge,SOC)约束的储能参与电网一次调频综合控制策略。首先,构建储能电池参与电网一次调频的自动发电控制(automatic generation control, AGC)模型,提出根据电池SOC约束进行储能容量配置的方案。其次,通过对储能虚拟惯性控制及虚拟下垂控制的特征分析,根据电网频率偏差动态变化进行分配比例系数的设计,实现2种方式参与度的平滑改变。再次,以适应于电池SOC状态的参数自适应调节为目标,进行储能充放电控制系数的调整,以改善调频性能及电池SOC的变化特征。最后,通过多种方法的仿真对比,验证了所提方法的可行性和有效性。     

分布式储能型MMC电池荷电状态均衡优化控制策略

为提高电池的能量利用率和解决电池因制造工艺、循环充放电次数不同以及老化程度不一致等因素导致的荷电状态(SOC)极度不均衡问题,提出一种兼顾电流波动抑制的分布式储能型模块化多电平换流器的电池SOC均衡优化控制策略。为准确控制充放电功率,采用双环控制：外环针对相间、桥臂间和子模块间电池SOC差异,建立离散时域预测功率模型,通过负反馈控制生成动态电流参考值;内环设计了模型预测优化控制策略,准确追踪动态电流参考值,实现电池SOC均衡、提高电池能量利用率,并提高系统的动态响应能力以及抑制电池电流纹波,延长电池使用寿命。最后通过在PSCAD/EMTDC中构建仿真模型对所提出的控制器性能进行验证。     

基于耦合绕组的锂电池组主动均衡方案研究

针对锂电池组在充放电过程中出现能量不一致的问题,采用传统的Buck-Boost均衡电路和Flyback均衡电路的均衡方法,提出一种可减小电路尺寸、提高均衡速度和均衡效率的基于耦合绕组的新型主动均衡电路.通过对耦合绕组的选择性充放电,会有三种不同的工作模式来实现单体之间的能量转移,并调节PWM驱动信号占空比来提高均衡器的...     

考虑储能荷电状态平抑风电功率的抛物线规则变滤波时间常数方法

利用电池储能系统平滑风电功率波动提高风力发电并网的可靠性,考虑储能系统荷电状态的调节问题,提出一种抛物线规则变滤波时间常数的电池储能系统平滑风电功率控制策略。通过抛物线规则变滤波时间常数算法获得风储系统有功功率并网目标值,经过变化率限制、荷电状态功率修正、功率限幅等环节获得电池储能系统实际出力,下达给储能变流器进行对电池的充放电动作,平滑风电功率,保证SOC维持在安全范围。通过MATLAB仿真验证该策略的可行性和有效性。。     

基于MMC的锂电池管理器研究

研究了一种基于MMC(modular multilevel converter)的锂电池管理器,该管理器能将充放电控制和电池均衡管理统一在同一变换器内部完成,解决了传统电池管理器将充放电控制器和电压均衡电路相互独立而使电路较为复杂的问题。首先分析了变换器的工作原理,以12 V电池包为例设定了功能需求,并依此设计了控制策略与能量管理策略,相应地得到了控制框图与控制器的程序流程图;然后设计了实验样机,进行了关键参数的设计;最后,对设计结果进行了仿真分析和实验验证。仿真结果表明该管量器能够实现双向电流控制、输出稳压控制和单体电池均衡,验证了上述分析和设计的正确性。实验验证了双向充放电电流控制与稳压环控制的可行性,而单体电池的长期电压均衡仍有待进一步实验验证。     

平抑风电波动的混合储能系统自适应控制策略

针对由全钒液流电池、磷酸铁锂电池及超级电容 3种储能介质组成的混合储能系统,提出一种针对不同储能介质特性进行混合储能系统自适应功率分配及调节优化的风电功率波动平抑控制策略。通过二阶低通滤波算法进行针对不同储能介质特性的自适应功率分配及调节,同时考虑系统后续运行需求,进行基于SOC反馈的分段功率控制优化调整,使储能系统工作在正常区间的同时为后续运行时段提供一定的充放电空间,最后经过储能系统极限约束修正,实现对风电场输出功率波动的有效平抑。通过在储能型风电场项目中的应用实验,验证了此控制策略的有效性。     

平抑间歇性电源功率波动的混合储能控制研究

针对间歇性电源输出功率波动大、随机性强的特点,提出了一种基于混合储能平抑间歇性电源功率波动的控制方法。该方法将功率密度大、动态响应速度快的超级电容作为系统缓冲储能优先对功率波动进行平抑,通过蓄电池组的功率调节以防止超级电容电压越限;将蓄电池组分为独立的充电组和放电组分别控制,最大限度的减少蓄电池组循环充放电次数;通过基于荷电状态的蓄电池充电组和放电组相互调整规则以避免蓄电池组深度充放电,延长其使用寿命。仿真验证了该方法的有效性。     

基于隔离型半桥变换器的退役电池组均衡方法

在梯次电池储能应用中,梯次电池间存在的较大不一致性使得电池组在充放电过程中更容易出现过充和过放现象,限制了电池组整体的可用容量甚至造成安全隐患。针对该问题,本文提出了一种基于隔离型双半桥DC-DC变换器的有源均衡电路。该均衡电路由N+5个开关(N为电池数目)构成的开关阵列和隔离型双半桥DC-DC变换器构成,保证了电路的灵活性。在主电路工作原理分析的基础上,进一步提出了一种基于SOC的分状态均衡控制策略,在电池组充电、放电和静置三种不同状态下,采用对应的均衡策略实现电池组能量平衡。最后对5节串联锂离子电池进行了均衡实验,实验结果表明相比不使用均衡器的电池组,该方法在静置、充电、放电状态下分别提升了12%,9.9%,17.5%的可用容量,证明了该方法的可行性及有效性。