[发明专利]一种主动式储能系统超级电容寿命测试装置及方法

说明书

本发明属于智能电网测试技术领域，具体涉及一种主动式储能系统用超级电容寿命测试装置及方法。本发明在主动式混合储能系统DC/DC双向变换器的超级电容侧形成放电回路，通过开关器件控制放电回路通断，仅在储能系统超级电容侧不工作时进行超级电容的寿命检测。本发明提出的装置和方法简便易用，能检测到超级电容的容量变化，同时不会增加额外的损耗，技术人员可根据老化情况及时提供维修，增加了系统的可用性。

技术领域

本发明属于智能电网测试领域，具体涉及一种主动式储能系统超级电容寿命测试装置及方法。

背景技术

随能源枯竭、环境污染日益严重，新能源发电技术在世界范围内稳步发展。由于储能系统能够吸收新能源发电波动，改善新能源发电出力随机性，从而有效的提高新能源发电消纳率，因此逐渐成为智能电网的研究趋势。然而，受充放电寿命及储能电池电气特征的影响，单独应用储能系统受到了极大限制，需要超级电容来改善储能系统的电气应力。为此，大量的混合储能系统如主动式、被动式结构都陆续出现。相对于被动式拓扑的直接并联，主动式混合储能系统可实现蓄电池和超级电容的协调控制和能量管理，因此是主流的储能系统应用模式。

超级电容一般由电极、电解液、隔膜、集流体等组成。当受到较高温度、过电压等外界影响或厂家工艺原因会出现电极劣化、电解液挥发分解等老化现象，使得超级电容的容值显著下降甚至失效，进而影响到主动式储能系统的可靠性，可能引发严重的故障。由于超级电容的寿命与设备所处的自然环境及设备自身工况有很大的关系，因此很难预知超级电容是否已经出现比较严重的老化，往往需要等到设备严重故障时才能发现，这就影响了混合储能系统的安全工作和系统维护。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于一种主动式储能系统超级电容寿命测试装置及方法，以克服现有技术中的缺陷。

为了实现上述目的，本发明提供了一种主动式储能系统超级电容寿命测试装置，所述测试装置包括DC-DC变流器Ⅰ、DC-DC变流器Ⅱ、开关器件、超级电容、放电电阻、计算单元和电源；所述DC-DC变流器Ⅰ的输入端Ⅰ与所述电源的正极电连接；所述DC-DC变流器Ⅰ的输入端Ⅱ与所述电源的负极电连接；所述DC-DC变流器Ⅰ的控制端Ⅲ和所述DC-DC变流器Ⅱ的控制端Ⅲ均与所述开关器件的输出端Ⅱ电连接；所述DC-DC变流器Ⅱ的输入端Ⅰ与所述超级电容的Ⅰ端、所述放电电阻的Ⅰ端均电连接；所述DC-DC变流器Ⅱ的输入端Ⅱ与所述超级电容的Ⅱ端、所述放电电阻的Ⅱ端均电连接；所述计算单元的两个输出端Ⅰ与所述开关器件的输出端Ⅰ电连接；所述计算单元的电压输入端Ⅱ与所述超级电容信号连接；所述计算单元的电流输入端Ⅲ与所述超级电容的Ⅱ端、所述放电电阻的Ⅱ端均电连接。

优选的，所述开关器件为IGBT。

优选的，所述计算单元的电流输入端Ⅲ设置有电流传感器。

本发明还提供了一种主动式储能系统超级电容寿命测试方法，所述方法包括如下步骤：

步骤一：当储能系统不参与到电网工作时，所述计算单元控制所述开关器件，所述DC-DC变流器Ⅰ和所述DC-DC变流器Ⅱ放电；

步骤二：所述计算单元通过电流传感器记录此过程导通回路的电流i(t)；通过电压传感器采集所述超级电容两端的电压U₀；

步骤三：当所述计算单元检测到电流信号i(t₁)0.01i(t₀)时，所述超级电容已完成放电，所述计算单元停止对电流信号进行积分运算，此时得到所述超级电容释放的总电量Q，

步骤四：根据电容电压通用公式得到所述超级电容的实际容值C_t；

步骤五：根据器件出厂测试报告或储能系统的数据表，可获取将所述超级电容的初始容值C₀，将其与所述超级电容的现在容值进行比较，通过两者的偏差值判断所述超级电容的寿命。