一种双超级电容倍压式串联蓄电池系统并行均衡器

传统电容式串行均衡器利用串联单体蓄电池间的电压差实现单体蓄电池间的串行均衡,由于串联单体蓄电池之间电压差小,该均衡器能量均衡效率低、均衡速度慢.为此,提出一种双超级电容倍压式串联蓄电池系统并行均衡器,该均衡器具有以下2种工作模式:多个单体蓄电池并行均衡放电的双超级电容并联储能、多个单体蓄电池并行均衡充电的双超级电容串联释能.所提出的并行均衡策略能够极大地提高均衡速度,同时双电容使电容均衡的储能能力加倍,且均衡性能不受单体蓄电池间电压差小的限制.详细介绍了均衡器结构、工作原理和控制策略.搭建了4个串联锂离子蓄电池均衡器实验平台并设计了样机进行实验,结果证明了所提均衡器的可行性与优越性.     

基于CAN总线的串联储能电源组均衡系统

针对串联储能电源组的过充过放问题设计了一种电压快速均衡系统.采用一种新型三单体直接均衡电路为基本均衡单元,构建多层树状结构的均衡系统,能实现三相邻单体或单元之间任意两个间能量的直接传递.采用CAN总线实现实时通讯控制,设计了CAN硬件接口及通讯协议.着重阐述了基于CAN总线的系统结构及控制策略.基于先项层均衡再下层逐级均衡的均衡控制算法编写了系统软件.实验证明,该系统能达到较高的均衡精度,且由于能量传递路径短,故均衡损耗较小,均衡速度较快.     

基于有源型M3C矩阵变换器的海上风电低频送出方案

提出一种基于有源型模块化多电平矩阵变换器(M3C矩阵变换器)的低频交流输电方案,可减轻一侧工频或低频交流系统故障对另一侧交流系统产生的影响.首先,对有源型M3C的拓扑结构进行介绍,并推导了有源型M3C的数学模型.然后,基于所建立的数学模型设计有源型M3C的控制系统,提出低频交流输电系统故障隔离策略和储能单元荷电状态均衡...     

基于开关矩阵拓扑的蓄电池组均衡控制策略

提出一种应用于直流不间断供电系统蓄电池组单体电池均衡的桥式开关矩阵拓扑,利用LC均衡器进行能量的存储和转移,实现了能量从电池组中荷电状态(SOC)最高的单体电池向最低的单体电池转移,给出了参数设计方法,在避免迂回均衡带来蓄电池充放电次数增多的同时,延长了蓄电池的寿命,提高了均衡和能量转移效率。在Matlab-Simulink环境下搭建了均衡系统模型并进行了仿真,结果验证了所提出均衡策略的有效性和可行性。     

基于Buck-Boost准谐振电路的电池自适应分组均衡方案研究EI北大核心CSCD

针对Buck-Boost均衡电路中开关频繁通断导致均衡效率降低的问题,文中对传统的Buck-Boost电路进行改进,设计可实现开关管的零电压导通的准谐振电路,有助于减小开关损耗,提高均衡电路的效率。为减少开关管的通断次数,并缩短均衡时间,均衡策略采用全局优化视角,分段选择电压和SOC作为目标均衡变量,并提出电池单体间、单元间及模组之间的自适应分组均衡策略。以8个电池串联的电池组为例,设计静置、充电、放电和浮充均衡实验,结果表明,与传统方案相比,提出的均衡电路和均衡策略在均衡效率和速度上有显著提升,可助力电池组的整体性能提升及其延寿。     

一种开关管复用的电感型串联锂电池均衡电路

现有电感型电池均衡电路存在控制复杂、二极管导通损耗大的问题，提出一种开关管复用的电感型串联锂电池组均衡电路，均衡电路中分别只有一个电池选通开关与每个电池端口相连。研究均衡回路中二极管数目对均衡速度和均衡效率的影响，对均衡过程进行建模分析，得出每个模态回路中最佳的二极管数目。根据理论分析结论和电路拓扑特征，均衡电路采取奇偶交错均衡策略和开关管复用为二极管的开关导通策略，使用较少的开关实现能量在任意两节编号奇偶不同的单体电池间传输的同时，减少均衡回路中的二极管数目，提高了均衡速度和均衡效率。最后搭建四节电池的均衡实验平台，并就开关导通方式的不同进行两组实验，结果表明所提电池组均衡电路和开关导通策略可有效地实现对串联锂电池组的均衡，且提升了均衡速度和效率。     

基于四管双向变换器的退役电池组有源快速均衡方法

该文提出一种用于梯次利用电池组的高效快速的有源均衡电路及其控制策略。首先,通过四管双向变换器,将退役电池组中不平衡电池能量传递至由超级电容构成的能量中转单元,然后,再由变换器将超级电容中的能量分配至电池组中能量较低的电池单元,实现串联电池组的平衡。四管双向变换器的4个主开关管工作在同步整流的工作模式,在实现能量双向流动的同时,保证变换器本身具有较高的能量转换效率;采用K-Means聚类均衡算法对退役电池组中不相邻的单体电池优先进行均衡,然后再对电池组内部“电池簇”进行均衡,实现梯次利用电池组的高效快速均衡。为验证所提均衡方法的有效性,在MATLAB/Simulink软件中进行软件仿真,并搭建实验平台对6节串联梯次电池进行均衡实验。实验结果表明,与传统的电池均衡方法相比,该方法具有更短的均衡时间以及更高的均衡效率。     

一种LC单元的双向电压均衡电路

储能系统中通常采用多个单体串联的方式得到更高的电压,针对储能单元单体串联在实际使用中存在各单体电压不一致的问题,提出一种LC单元和双向开关单元相结合的双向电压均衡电路.在工作过程中,该均衡电路先将能量从电压最大的单体转移至电感中,再将能量从电感转移至电压最小的单体,最终达到均衡电压的目的;并且均衡路径长度与充放电单体位置无关,缩短了能量传输路径.该均衡电路仅有一个LC单元,没有大量的磁性元件,并且每增加一个储能单体,该电路只需增加一对开关管,具有体积小和扩展性高的优点.控制策略可实现该均衡电路的精确控制,保证了电路的正常工作.详细的阐述了均衡电路的工作原理,分析其电路特性及控制方法,实验结果验证了理论分析的正确性.     

链式储能系统储能单元能量均衡控制策略EI北大核心CSCD

作为解决新能源并网问题的有效手段,级联H桥储能系统虽有诸多优点,但是由于该结构的直流侧相互独立,在实际使用中容易出现"短板"效应,进而严重影响系统运行的稳定性。基于储能单元差异化充放电的思想,依据储能单元能量状态等相关条件构造出均衡函数。通过该函数计算输出A、B、C三相及相内各功率单元的均衡系数,用得到的均衡系数对系统的调制波进行调整,来改变各功率单元功率管开通和关断的时间,使得各相及相内各功率单元以不同的速度存储和释放能量,以实现相间和相内的储能单元能量的均衡。仿真和实验结果表明,所提出的能量均衡控制策略能够有效地实现相间及相内各功率单元的能量均衡,而且动态性能良好,能量均衡速度快。     

基于双向反激变换器的电池组主动均衡系统

应用于轨道交通、航空航天等领域内的电池组电压等级较高,针对电池组内电池模组间的均衡问题,此处提出了基于双向反激变换器的电池组主动均衡系统,其具有电气隔离、结构简单、成本较低等特点.同时,均衡系统由多个均衡单元组成,可以实现各均衡单元的独立控制,增加了均衡控制策略的灵活性.对组成均衡系统的各个部分及均衡控制策略进行了分析,针对变压器中漏感能量与部分激磁能量的吸收,介绍了RCD吸收电路的工作过程,并从功率角度出发,分析了吸收电路参数对开关管应力及损耗功率间的关系.通过仿真和实验结果验证了所研究的均衡系统及其控制策略的可行性,实现了各均衡单元的电流控制及各电池模组间的均衡控制.     

中压链式梯次储能系统的电池组均衡控制策略

针对中压链式梯次储能系统电池模块串并联数量受限及梯次电池筛选重组成本高等问题,提出了一种电池组接入方式及涉及簇间均衡、箱间均衡、箱内均衡的电池组均衡控制策略,有效降低了退运动力电池梯次储能应用的难度,同时延长了梯次利用储能电池组的使用寿命,具有均衡效果明显、应用范围广的特点。搭建了仿真平台和实验平台,验证了该均衡控制策略的可行性及在中压链式储能系统中应用的可靠性。     

风储电池能量管理系统的功能设计及实验分析

主要对10 kW/20 kWh风储锂电池的能量管理系统进行设计,所设计的系统共包括2部分:储能管理单元和电池管理单元。其中的储能管理单元不仅可控制电池储能系统充电和放电、还可监测其状态并对所收集的数据进行分析;电池管理单元可通过监测电池的温度和电压等对电池进行实时保护和均压控制,通过这2个系统的相互协调可对储能系统的充放电过程进行安全动态管理。通过实验对所设计系统的有效性进行验证,从而为锂电池储能系统在工程中的应用奠定一定的基础。     

电动汽车混合储能系统CEEMD-PE能量管理策略

针对电动汽车行驶过程中高频需求功率分量引起的锂离子动力电池寿命衰减问题,提出了一种完备集合经验模态分解-排列熵(complete ensemble empirical mode decomposition-permutation entropy, CEEMD-PE)能量管理策略。电动汽车功率需求被分解为有限个本征模态函数分量,并依据排列熵量度的各个本征模态函数分量的数据复杂度,将各个分量重构为低频分量和高频分量。最后,将包含瞬态功率和快速变化的高频分量分配给超级电容器,而将低频分量相应地分配给电池,实现了功率需求低频分量和高频分量在锂离子动力电池和超级电容之间的功率分流。实验结果表明,相较于Haar小波混合储能能量管理策略,在中速和高速区间的锂离子动力电池电流的均方根值分别减小5.91%和4.17%,电流峰值分别减小14.70%和5.77%。所提出的策略有助于抑制锂离子动力电池所承受的高频功率需求,降低大电流对锂离子动力电池的冲击。     

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。     

孤岛微网中分布式储能SOC和效率均衡控制策略

在微网的运行中,不同储能电池的特性和初始状态不一致,会降低电池组间的功率分配精度。针对这一问题,提出了一种基于并联储能单元荷电状态(SOC)和充放电效率的储能均衡控制策略,以均衡电池差异和减少系统有功损失。所提方法采用分布式控制方式,将各分布式储能单元的SOC和充放电效率作为控制输入量,实时调整其输出功率,在满足系统功率需求的同时实现功率均分及并联储能单元间SOC和效率差异均衡。在此基础上,基于各储能单元SOC设计了均衡影响因子,采用两段法优化并联储能单元间SOC的均衡效果。通过MATLAB/Simulink仿真分析了所提控制策略在分布式负载变化、系统电源故障切除及有无均衡影响因子动态变化情况下的SOC均衡效果,仿真结果验证了所提方法的有效性和"即插即用"特性。     

基于超级电容的全钒液流电池组均衡方法

储能是提高电网对间歇性可再生能源发电接纳能力的有效技术,电池储能因其独特的性能已成为优先发展方向之一。全钒液流电池作为新型储能电池,目前得到了广泛应用。全钒液流电池串并联构成大容量储能系统时,由于电池的不一致性,在充放电过程出现过充过放影响全钒液流电池的寿命。利用超级电容作为能量载体,研究两个全钒液流电池的均衡。为提高均衡速度,分析超级电容、全钒液流电池、切换频率等参数,通过仿真对比不同参数情况下均衡速度,得出影响均衡速度因素,为全钒液流电池应用奠定了基础。     

基于超级电容器的动力锂离子电池均衡电路

这里对电动汽车等使用的串联锂电池组存在的多次充放电后不均衡问题,提出一种基于超级电容器和模糊控制的能量转移型均衡电路。该均衡电路从串联电池组中电压高的电池汲取能量,并转移给电压低的电池,从而维护了电池组电压一致性,具有结构简单,控制方便,快速有效的优点。这里对电路工作原理进行分析,介绍了基于模糊逻辑的控制策略,最后用实验结果证明了该均衡电路优良的稳态和动态特性。     

基于动态式双阈值的锂电池组主被动均衡策略

在采用传统电荷转移式均衡方法中,多个单体电池之间存在着反复循环充放电现象,进而产生锂离子电池组均衡时间长、效率低的问题.针对此问题,提出一种动态式双阈值主被动均衡控制策略.首先,主被动均衡电路的开关阵列包含有N+1个开关(N为电池数目),在减少元器件数目的同时,主动均衡提高均衡效率,被动均衡在充电末期延长电池反应时间,...     

基于改进LSTM的脉冲大倍率工况下锂电池SOC估计

锂离子电池是电力系统中不可或缺的重要储能元件。针对脉冲大倍率放电下锂离子电池荷电状态(State of Charge,SOC)预测问题,采用改进的长短期记忆循环神经网络(Long Short-term Memory,LSTM)搭建三元锂电池SOC预测模型。所用方法在原有LSTM基础上增加两个门控单元,通过增强LSTM内部输入和输出的交互,提高模型的动态逼近能力。在脉冲大倍率放电工况下,将所用方法与BP神经网络(Back Propagation,BP)、LSTM神经网络相比较,验证了算法在脉冲放电下的预测性能。实验结果表明,改进方法可准确表征三元锂电池工作特性,满足了SOC估计的实际需求。