申请/专利权人：四川科陆新能电气有限公司

申请日：2021-08-26

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN113783252B

主分类号：H02J7/00

分类号：H02J7/00;H02J7/02;H02J3/32;H01M10/42

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2021.12.28#实质审查的生效;2021.12.10#公开

摘要：本发明公开了一种用于电池簇间均衡的虚拟内阻调节装置，包括多个电池簇（2），所述电池簇（2）均通过调节装置（5）与直流母线（1）相连接，所述调节装置（5）包括旁路开关（6）和调压直流变换器（7）；所述直流母线（1）与储能变流器（3）相连接，所述储能变流器（3）与电网（4）相连接，通过储能变流器（3）将直流电转换为交流电，并接入电网（4），实现电池簇（2）与电网（4）的能量交换。本发明通过调整调节装置（5）的输出电压可达到均衡电池簇（2）间的SOC的目的，可实现每电池簇（2）独立管理，避免长期运行导致电池内阻、电压不一致而影响整体的运行效果及循环寿命。

主权项：1.一种用于电池簇间均衡的虚拟内阻调节装置，包括多个电池簇（2），其特征在于，所述电池簇（2）均通过调节装置（5）与直流母线（1）相连接，所述调节装置（5）包括旁路开关（6）和调压直流变换器（7）；所述直流母线（1）与储能变流器（3）相连接，所述储能变流器（3）与电网（4）相连接，通过储能变流器（3）将直流电转换为交流电，并接入电网（4），实现电池簇（2）与电网（4）的能量交换；所述调节直流变换器（7）包括主控板，所述主控板上设置主控芯片和控制电路；所述控制电路包括闭环控制电路和开环高频控制电路，所述闭环控制电路用以实现闭环电压控制和限流控制；所述开环高频控制电路用以实现副边电流均衡；还包括电池管理模块BMS（9），所述电池管理模块BMS（9）通过CAN或RS485通信总线与调节装置（5）相连接；BMS电池管理系统单元包括BMS电池管理系统、控制模组、显示模组、无线通信模组、电气设备、用于为电气设备供电的电池组以及用于采集电池组的电池信息的采集模组，所述BMS电池管理系统通过通信接口分别与无线通信模组及显示模组连接，所述采集模组的输出端与BMS电池管理系统的输入端连接，所述BMS电池管理系统的输出端与控制模组的输入端连接，所述控制模组分别与电池组及电气设备连接，所述BMS电池管理系统通过无线通信模块与Server服务器端连接；调节装置（5）还包括控制模块，所述控制模块包括输出电压参考生成模块、电压控制环模块、电流控制环模块、前馈模块，控制模块的配置参数包括输出电压给定和虚拟电阻，采样参数包括输出电流、输出电压、输入电压，输出参数为PWM调制度；启动控制策略包括如下步骤：步骤一：通过电池管理模块BMS（9）配置各电池簇（2）初始输出电压和最大充、放电电流；步骤二：启动单个调节装置（5），并投入到直流母线（1）中；步骤三：实时采样直流母线（1）的电压和各电池簇（2）的电压、输出电流，并计算所有已投入电池簇（2）的平均输出电流；步骤四：分别对比每个电池簇（2）的输出电流与平均输出电流的大小，若存在较大偏差，则表明本电池簇（2）与其他电池簇（2）存在环流，若存在环流则进行步骤五，否则进行步骤六；步骤五：本电池簇（2）输出电流大于平均输出电流时，则降低本电池簇（2）的输出电压；若小于平均输出电流时，则升高本电池簇（2）的输出电压，然后重复步骤三和步骤四；步骤六：判定是否已经投入所有电池簇（2）的调节装置（5），如果已完全投入，则将所有调节装置（5）的最大充、放电电流配置为可运行的最大值；否则进行步骤二；运行均衡策略的具体步骤包括：步骤一：通过电池管理模块BMS9调节每个电池簇（2）的SOC，并计算所有SOC的平均值，得到SOCa；步骤二：判定用电系统是否处于大功率运行中，若是则进行均衡处理，否则就退出本次均衡；步骤三：判定当前电池簇（2）的SOC是否小于SOCa的设定阈值，所述设定阈值为SOCa值的20%，若是则降低本电池簇（2）的输出电压，然后进行步骤五，否则进行步骤四；步骤四：判定当前电池簇（2）的SOC是否大于SOCa的设定阈值，所述设定阈值为SOCa值的20%，若是则升高本电池簇（2）的输出电压，然后进行步骤五，否则进行步骤六；步骤五：判定本电池簇（2）输出电压是否超过最高、最低限制，若是则对本电池簇（2）输出电压限制于最高、最低限制范围内，然后进行步骤六，否则直接进行步骤六；步骤六：判定是否已完成对所有电池簇（2）的均衡处理，若未完成则重复步骤二至步骤六，否则退出本次均衡；调节装置（5）的控制方法步骤如下步骤：步骤一：实时采集调节装置（5）的输出电流、输出电压和输入电压，其中输出电流和输出电压为被控信号；步骤二：电池管理模块BMS（9）通过通信的方式对调节装置的输出电压给定和虚拟内阻进行配置；步骤三：输出电压参考生成模块：输出电流与虚拟内阻的乘积得到下垂电压，输出电压给定与下垂电压作差，得到输出电压参考；步骤四：电压控制环模块：输出电压参考与输出电压的偏差，经PI调节器后输出控制量，将该控制量限制于最大放电电流和最大充电电流之间，得到输出电流参考；步骤五：电流控制环模块：输出电流参考与输出电电流的偏差，经PI调节器后输出控制量，将该控制量限制于最大调节偏差和最小调节偏差之间，得到PWM调制度偏差；步骤六：前馈模块：输出电压与输入电压相除得到PWM调制度基值，PWM调制度偏差叠加上PWM调制度基值后得到PWM调制度，从而实现对调节装置（5）输出电压的调节。

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