[实用新型]一种电池模拟器

说明书

技术领域

本实用新型涉及大容量储能电池领域以及电力电子技术领域，具体涉及一种电池模拟器，用以模拟真实的电池(组)的工作外特性，适用锂离子电池、铅酸蓄电池、光伏电池、燃料电池、液流电池和钠硫电池等等。

背景技术

随着智能电网建设的开展，风电、光能可再生能源发电技术的成熟，大规模大容量的储能电池(如锂离子电池、铅酸蓄电池、光伏电池、燃料电池、液流电池和钠硫电池等等)应用于可再生能源发电系统将起到平滑功率波动、削峰填谷和提高电网可靠性的作用。电池应用于电网储能，是很前沿的研究方向，但是目前仍存在技术、安全和成本方面的制约因素。对于电池在电力系统中的研究，往往只关心电池的外特性而不关心电池的内部机理，而电池模拟器是一种模拟电池外特性的装置，电池模拟器有着巨大的市场和使用价值。在实际的研究和试验中使用真实的电池原型将会有成本高、维护困难、电池参数变更不灵活等问题，而且可能会有损坏电池的风险。同时对不用的电池进行研究需要高成本购买各种不同种类的电池，电池的购买和维护提高了研究成本，而随着更多新型储能电池的出现，使用电池原型进行试验和研究是不现实的。而通用模拟器的出现将会减少研究成本、加快研究进度、便于灵活改变电池参数和模拟多种电池。目前已有铅酸蓄电池、燃料电池、光伏电池模拟器等，这些电池模拟器存在着能量无法双向流动、拓扑无法满足性能、成本高等问题，同时这些电池模拟器都是单一的针对某种电池原型，无法扩展到模拟所有的电池原型，本实用新型提供一种电池模拟方法及电池模拟器，用于解决上述不足，同时三电平的拓扑结构使得本实用新型具有更好的模拟效果。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单、使用方便、参数可调的电池模拟器，能实现对真实的电池的工作特性的模拟。

电池模拟器，包括三相三电平电压型PWM变流器(VSC)，其特征在于，三相三电平电压型PWM变流器(VSC)的驱动输入端依次连接IGBT驱动电路(1)、控制器(2)和电流电压测量/保护电路(3)的输出端，控制器(2)连接人机界面(4)；三相三电平电压型PWM变流器(VSC)的三个交流输入端均连接三相交流接触器(KM)，三相交流接触器(KM)连接三相隔离变压器(TM)的三个输出端，三相隔离变压器(TM)的三个输入端分别一一对应连接一熔断器(FUSE)后再一起连接到市电；三相三电平电压型PWM变流器(VSC)的一个直流输出端串接熔断器(FUSE)；电流电压测量/保护电路(3)的第一输入端连接电压型PWM变流器(VSC)的交流输入端，电流电压测量/保护电路(3)的第二输入端连接三相三电平电压型PWM变流器(VSC)的直流输出端。

所述电流电压测量/保护电路(3)包括一个信号处理电路、三个一端分别连接在三相三电平电压型PWM变流器(VSC)的交流输入端和三相交流接触器(KM)之间，另一端连接信号处理电路的交流电流传感器、三个一端分别连接在三相隔离变压器(TM)的三个输入端两两之间，另一端连接信号处理电路的交流电流传感器的交流电压传感器、一个连接在三相三电平电压型PWM变流器(VSC)的直流输出端与信号处理电路之间的直流电压传感器、一个串接在三相三电平电压型PWM变流器(VSC)的直流输出端与信号处理电路之间的直流电流传感器。

本实用新型的技术效果体现在：

本实用新型以电池电压、电流和荷电状态等电池参数之间的关系为基础，在工作过程中通过实时检测模拟器工作电流，结合当前SOC，以及其它的电池参数(如温度、光照等)得到电池电压的参考值V_ref。控制器以V_ref为给定值，控制模拟器的最终直流输出电压使其等于V_ref。同时在工作过程中根据工作情况更新荷电状态SOC，通过这种方法达到动态、高精度模拟电池电压、电流和荷电状态SOC的目标，克服了其它电池模拟方法只考虑电池电流和电池电压两者关系的不足。