[发明专利]基于电池能量均衡的MMHC储能系统控制方法

说明书

本发明公开了一种基于电池能量均衡的MMHC储能系统控制方法，所述MMHC储能系统每相由多个级联的子模块与高压H桥串联组成，所述子模块包括一个电池组和与之并联的一个半桥模块，所述方法包括：1)对每相各电池组分别建立二阶RC数学模型，并辨识出各电池组的内阻；2)对每相各电池组分别进行闭环SOC估计，得到各电池组的SOC；3)采用二级电池能量均衡方法对每相相内电池组SOC和相间电池组SOC进行均衡，再对所述MMHC储能系统进行能量均衡并网控制。本发明方法可实现储能系统中各子模块电池组间的均衡处理，实现相间电池组SOC均衡和每相内电池组SOC均衡。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种基于电池能量均衡的MMHC储能系统控制方法。

背景技术

储能技术是实现可再生能源规模化利用的关键技术，而在众多类型的储能技术中，锂电池储能由于其技术成熟、不受地理条件约束的优势，已经进入了商业应用推广阶段，与此同时电动汽车的快速发展使退役电池的数量逐年递增，如果不合理利用和处理，不仅会造成资源的浪费，而且会对环境产生很大的破坏，将退役动力电池作为储能设备连接电力发电、输配电和用电各环节，既可以稳定电站功率，提高发电机组运行效率、保证供电质量，也可以解决动力电池的回收利用，节约资源，保护环境，提高经济效益。

电池储能系统普遍采用大规模串联方式，其拓扑结构不可避免的要求电池一致性高，目前主要通过BMS进行动态均压和能量平衡提高电池一致性，但存在电池组间无均衡措施、电压检测精度低和SOC估算误差较大的问题。大规模串联易诱发木桶效应，电池全寿命周期一致性难以保证，高一致性要求只能使用新电池，甚至会超过电动车电池的标准，必然会造成电池成本高。

对于梯次电池储能系统与电力系统应用场景的匹配研究较少，主要集中在梯次利用锂电池的工作特性研究，虽然少数研究涉及了锂电池梯次回收利用中电池的状态表征量测量，但是采用单参数无法全面表示电池的性能，而且部分参数存在获取困难的问题。其中电池内阻受测试方法或测量可靠性的影响，电池容量获取的时间较长，缺乏适用于不同应用场景如削峰填谷、提升电能质量、提高用电可靠性下的综合评价方法，故而不具有工程应用意义。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供了一种基于电池能量均衡的MMHC储能系统控制方法，在MMHC储能系统中电池电流波动大和SOC初始值不确定的情况下，采用模型闭环的方法，配合扩展卡尔曼滤波算法，更加精确的对电池能量进行估计，同时通过二级能量均衡策略对电池SOC进行均衡，实现了储能系统高效率、高安全性能的运行。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于电池能量均衡的MMHC储能系统控制方法，所述MMHC储能系统每相由多个级联的子模块与高压H桥串联组成，所述子模块包括一个电池组和与之并联的一个半桥模块，所述方法包括：

1)根据每相各电池组的二阶RC数学模型，辨识出各电池组的内阻；

2)对每相各电池组分别进行闭环SOC估计，得到各电池组的SOC；

3)采用二级电池能量均衡方法对每相相内电池组SOC和相间电池组SOC进行均衡，再对所述MMHC储能系统进行能量均衡并网控制。

优选地，所述电池组选用退役动力电池。

优选地，步骤1)的具体步骤如下：

1.1)根据每相各子模块中电池组的外特性方程，运用脉冲响应不变法，分别建立各电池组的二阶RC数学模型；

1.2)采用遗忘因子递推最小二乘法在线辨识每相各子模块中电池组的内阻。

优选地，所述闭环SOC估计包括如下具体步骤：

2.1)根据步骤1)辨识出的各电池组的内阻，分别建立各电池组对应的动态二阶RC模型；