[实用新型]一种储能系统半实物仿真平台

说明书

本实用新型属于半实物仿真领域，具体涉及到一种储能系统半实物仿真平台。该半实物仿真平台包括实物装置和仿真模型两部分，实物装置包括电池模拟器、电池管理系统、DSP控制板和能量管理系统；仿真模型包括建立在RT‑LAB实时仿真机中的储能变流器主电路模型、受控电压源模型和公共电网模型；受控电压源模型与储能变流器主电路模型的直流侧相连，储能变流器主电路模型的交流侧与公共电网模型相连；电池模拟器与电池管理系统相连，DSP控制板与储能变流器主电路模型相连，RT‑LAB实时仿真机、电池模拟器、电池管理系统、DSP控制板分别通过各自的通信接口与能量管理系统相连。本半实物仿真平台连接图见附图1所示。

技术领域

本实用新型属于半实物仿真领域，具体涉及到一种储能系统半实物仿真平台。

技术背景

随着分布式发电技术的发展，储能系统逐渐成为人们关注的热点，针对储能系统的双向潮流分析、系统内部能量管理与调度、储能系统与公共电网能量交换等问题，已经成为人们研究的重点。由于这些方面的技术研究需要大量的实际数据支撑，所以需要建设实验平台来进行电路拓扑或控制策略的测试及验证。同时，由于研究手段的不断进步，借助于新的设备/软件或者成熟设备/软件的新的应用，来改善现有的研究环境，加快研究进度，已经是目前储能系统技术研究的一种必然趋势。本实用新型借助于RT-LAB实时仿真机和Matlab/Simulink软件，结合各种实际的控制器，建成储能系统半实物仿真平台，通过快速修改储能变流器主电路模型实现对储能变流器拓扑的研究，结合储能变流器的控制，电池的管理，储能系统的能量调度，实现对储能系统降损、提高储能安全性、优化系统控制等目的。

发明内容

本实用新型的目的在于克服实际储能系统需要大量资金投入、且开发周期较长、储能系统拓扑固定不灵活的缺点而提出的一种储能系统半实物仿真平台。

为达到上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

储能系统半实物仿真平台包括实物装置和仿真模型两部分。

实物装置包括电池模拟器、电池管理系统、DSP控制板和能量管理系统。电池模拟器模拟实际的蓄电池包，可以设置电池的类型、电池容量、电池剩余容量(SOC)等参数；电池模拟器包括电池主控单元和电池模拟组件，电池主控单元包括电池曲线处理平台和CAN通信接口，电池曲线处理平台可以根据流过电池的电流值、电池的类型、电池容量、电池温度等数据计算模拟的电池包中各个电池单体的电压理论值，下发给电池模拟组件；电池模拟组件包括模拟电池包和CAN通信接口，模拟电池包可以根据各个电池单体的电压理论值输出对应的电压值，模拟实际的电池包，电池模拟器整体对外表现为一个模拟的蓄电池包。电池管理系统用于采集蓄电池包单体电压、总电压、电流等数据，估算电池剩余容量(SOC)、电池允许的充放电功率，并实现对电池的故障检测及处理。DSP控制板采集储能变流器主电路电压、电流数据，根据闭环控制算法得到储能变流器开关器件驱动信号，驱动储能变流器工作。能量管理系统作为储能系统核心，根据下位机上传的数据结合控制目标控制储能系统运行。

仿真模型包括利用Matlab/Simulin建立在RT-LAB实时仿真机中的储能变流器主电路模型、受控电压源模型和公共电网模型。储能变流器主电路模型是储能系统实现能量转换的关键，可以根据试验目的修改具体的变流器主电路拓扑。受控电压源模型作为电池模拟器在RT-LAB实时仿真机中的体现，对外表现为一个蓄电池包。

电池模拟器通过CAN通信接口接收流过受控电压源的电流值，处理后模拟实际的电池包输出电压，输出的电压再通过CAN通信接口反馈至受控电压源，控制受控电压源的输出电压与模拟的电池包的电压一致，形成电池模拟闭环。