CN108429351A - 一种面向储能市场的多功能储能系统及控制方法 - Google Patents

一种面向储能市场的多功能储能系统及控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108429351A
CN108429351A CN201810396478.9A CN201810396478A CN108429351A CN 108429351 A CN108429351 A CN 108429351A CN 201810396478 A CN201810396478 A CN 201810396478A CN 108429351 A CN108429351 A CN 108429351A
Authority
CN
China
Prior art keywords
switching tube
switch pipe
group
converters
battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810396478.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108429351B (zh
Inventor
刘俊峰
许敏
曾君
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
South China University of Technology SCUT
Original Assignee
South China University of Technology SCUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by South China University of Technology SCUT filed Critical South China University of Technology SCUT
Priority to CN201810396478.9A priority Critical patent/CN108429351B/zh
Publication of CN108429351A publication Critical patent/CN108429351A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108429351B publication Critical patent/CN108429351B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J15/00—Systems for storing electric energy
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H02J7/0016—Circuits for equalisation of charge between batteries using shunting, discharge or bypass circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H02J7/0019—Circuits for equalisation of charge between batteries using switched or multiplexed charge circuits
    • H02J7/0026—
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/345—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering using capacitors as storage or buffering devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

本发明公开了一种面向储能市场的多功能储能系统及控制方法，包括电池组单元、超级电容器组单元、第一组开关管单元、第二组开关管单元、DC/DC变换器和双向DC/DC变换器；所述电池组单元包括第一电池及第二电池；超级电容器组单元包括第一超级电容、第二超级电容和第一开关；第一组开关管单元包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管，均由同一驱动信号驱动，第二组开关管单元包括第七开关管、第八开关管、第九开关管和第十开关管，均由另一相同驱动信号驱动；该混合储能系统可应用于风力发电厂储能系统，光伏发电厂储能系统和电动汽车储能系统等场合。

Description

一种面向储能市场的多功能储能系统及控制方法
技术领域
本发明涉及储能领域，特别涉及一种面向储能市场的多功能储能系统及控制方法。
背景技术
人类环保意识的提高与对能源危机的担心促使风力发电，光伏发电等可再生能源的发展和使用。风力发电和光伏发电都存在一定的局限性，受时间和地形影响较大。风力较弱时会出现风力发电不足或者在晚上无法进行光伏发电，因此风力发电和光伏发电需要配套的储能系统进行削峰填谷的作用。然而风力发电和光伏发电还存在波动性，当发电电压出现峰值时直接用锂电池吸收能量会影响锂电池的使用寿命，因此可利用超级电容承受大充放电的特性，让超级电容直接吸收峰值能量。与此同时，若风力发电和光伏发电的电网负载突然增大时，与锂电池不适合瞬间提供足够的能量相比，超级电容可在较短时间内代替锂电池释放足够的能量，允许锂电池的输出端口有充分的时间作出输出调整，并逐渐接替超级电容功能。电动汽车的行驶过程也会出现负载突增或产生回馈制动的情况，因此该混合储能系统还适用于电动汽车。
锂电池的使用还面临着串联电池电压在使用过程中出现不相等的问题，该问题会影响电池组的使用容量和使用寿命，因此储能系统能实现均衡技术有利于确保储能系统的使用寿命和使用容量。
发明内容
为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种面向储能市场的多功能储能系统及控制方法。
本发明采用如下技术方案：
一种面向储能市场的多功能储能系统，包括电池组单元B、超级电容器组单元C、第一组开关管单元X、第二组开关管单元Y、DC/DC变换器和双向DC/DC变换器；
所述电池组单元B包括第一电池B1及第二电池B2；
所述超级电容器组单元C包括第一超级电容UC1、第二超级电容UC2和第一开关Sa；
所述第一组开关管单元X包括第一开关管Sb11、第二开关管Sb12、第三开关管Sb21、第四开关管Sb22、第五开关管Sb31和第六开关管Sb32，均由同一驱动信号驱动；
所述第二组开关管单元Y包括第七开关管SC11、第八开关管SC12、第九开关管SC21和第十开关管SC22，均由另一驱动信号驱动；
具体连接方式如下：
所述第一电池B1的正极分别与第一开关管Sb11的漏极及DC/DC变换器连接；
所述第一电池B1的负极、第二电池B2的正极和第三开关管Sb21的漏极相连；所述第二电池B2的负极分别与第五开关管Sb31的漏极及DC/DC变换器连接；
所述第一超级电容UC1的正极、第二开关管Sb12的漏极、第七开关管SC11的漏极及双向DC/DC变换器连接，所述第一超级电容UC1的负极分别与第四开关管Sb22的漏极、第一开关Sa的一端及第八开关管SC12的漏极连接；
所述第一开关Sa的另一端分别与第九开关管SC21的漏极、第二超级电容UC2的正极连接，所述第二超级电容UC2的负极分别与双向DC/DC变换器、第六开关管Sb32的漏极和第十开关管SC22的漏极相连；
所述第二组开关管单元Y中，所述第七开关管SC11的源极和第九开关管SC21的源极相连；所述第八开关管SC12的源极和第十开关管SC22的源极相连；
所述第一组开关管单元X中，所述第一开关管Sb11的源极与第二开关管Sb12的源极连接，所述第三开关管Sb21的源极与第四开关管Sb22的源极连接，所述第五开关管Sb31的源极与第六开关管Sb32的源极连接。
所述DC/DC变换器的正输出端和双向DC/DC变换器的正输出端相连；所述DC/DC变换器的负输出端和双向DC/DC变换器的负输出端相连。
所述第一超级电容UC1和第二超级电容UC2均为电容量相等的超级电容。
所述第一开关为电磁继电器。
第一组开关管单元及第二组开关管单元的驱动信号为两路互补信号，占空比均为50％。
所述第一电池B1和第二电池B2均为容量相等的锂离子电池。
一种面向未来储能市场的多功能储能系统的控制方法，
双向DC/DC变换器实现能量从超级电容器组单元流向外部或外部流进超级电容器组单元；
当储能系统需要吸收外界出现的浪涌能量时，由双向DC/DC变换器实现超级电容器组单元快速吸收浪涌能量，并通过第一开关单元和第二开关单元实现能量转移至电池组单元；
当混合储能系统外部负载突然增加时，由双向DC/DC变换器实现超级电容器组单元C快速释放能量至混合储能系统外部负载，并且DC/DC变换器实现电压调整，电池组单元逐渐接替超级电容器组单元向外部负载提供能量。
本发明的有益效果：
(1)本发明具有电压均衡的特点；
(2)本发明控制简单，器件利用率高；
(3)本发明具有丰富的应用场合，可应用于风力发电厂储能系统，光伏发电厂储能系统和电动汽车储能系统等场合。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
如图1所示，一种面向储能市场的多功能储能系统，包括电池组单元B、超级电容器组单元C、第一组开关管单元X、第二组开关管单元Y、DC/DC变换器和双向DC/DC变换器；
所述电池组单元B包括第一电池B1和第二电池B2；所述第一电池B1和第二电池B2均为容量相等的锂离子电池。
所述超级电容器组单元C包括第一超级电容UC1、第二超级电容UC2和第一开关Sa；
所述第一组开关管单元X包括第一开关管Sb11、第二开关管Sb12、第三开关管Sb21、第四开关管Sb22、第五开关管Sb31和第六开关管Sb32，均由同一驱动信号GX驱动。
所述第二组开关管单元Y包括第七开关管SC11、第八开关管SC12、第九开关管SC21和第十开关管SC22；所述第七开关管SC11和第九开关管SC21的源极相连；所述第八开关管SC12和第十开关管SC22的源极相连；均由另一相同驱动信号GY驱动。
所述驱动信号GX和驱动信号GY为两路互补信号，占空比均为50％。
具体连接方式如下：
所述第一电池B1的正极分别与第一开关管Sb11的漏极相连及DC/DC变换器连接；
所述第一电池B1的负极、第二电池B2的正极和第三开关管Sb21的漏极相连；所述第二电池B2的负极分别与第五开关管Sb31的漏极及DC/DC变换器连接；
所述第一超级电容UC1的正极、第二开关管Sb12的漏极、第七开关管SC11的漏极及双向DC/DC变换器连接，所述第一超级电容UC1的负极分别与第四开关管Sb22的漏极、第一开关Sa的一端及第八开关管SC12的漏极连接；
所述第一开关Sa的另一端分别与第九开关管SC21的漏极、第二超级电容UC2的正极连接，所述第二超级电容UC2的负极分别与双向DC/DC变换器、第六开关管Sb32的漏极和第十开关管SC22的漏极相连；
所述第二组开关管单元Y中，所述第七开关管SC11的源极和第九开关管SC21的源极相连；所述第八开关管SC12的源极和第十开关管SC22的源极相连；
所述第一组开关管单元X中，所述第一开关管Sb11的源极与第二开关管Sb12的源极连接，所述第三开关管Sb21的源极与第四开关管Sb22的源极连接，所述第五开关管Sb31的源极与第六开关管Sb32的源极连接。
所述DC/DC变换器的正输出端和双向DC/DC变换器的正输出端相连；所述DC/DC变换器的负输出端和双向DC/DC变换器的负输出端相连。
根据具有面向未来储能市场的多功能混合储能架构吸收电能外部电压的变化情况以及混合储能架构释放电能外部负载的变化情况，该混合储能系统具有以下工作状态：
1、面向未来储能市场的多功能混合储能架构工作于吸收电能模式，外部出现浪涌电压时，如风力突然变大或电动汽车突然刹车，双向DC/DC变换器工作，并实现由超级电容器组单元快速吸收浪涌能量，当浪涌电压消失后，通过第一及第二开关单元实现能量转移至电池组单元B，并实现电压均衡；
2、面向未来储能市场的多功能混合储能架构换工作于释放电能模式，当系统外部负载突然增加时，如风力发电厂负载增多或风力骤减导致的电力不足或电动汽车加速，双向DC/DC变换器工作，并实现超级电容器组单元C快速释放能量至混合储能系统外部负载，与此同时DC/DC变换器进行电压调整，电池组单元B逐渐接替超级电容器组单元C向外部负载提供能量，当系统负载稳定时，通过第一及第二开关管单元实现能量转移至超级电容器组单元和电压均衡，为下一次负载波动做准备。
本发明具有能实现电压自动均衡，避免锂电池承受大的充放电电流，延长电池使用寿命等有点。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种面向储能市场的多功能储能系统，其特征在于，包括电池组单元(B)、超级电容器组单元(C)、第一组开关管单元(X)、第二组开关管单元(Y)、DC/DC变换器和双向DC/DC变换器；
所述电池组单元(B)包括第一电池(B1)及第二电池(B2)；
所述超级电容器组单元(C)包括第一超级电容(UC1)、第二超级电容(UC2)和第一开关(Sa)；
所述第一组开关管单元(X)包括第一开关管(Sb11)、第二开关管(Sb12)、第三开关管(Sb21)、第四开关管(Sb22)、第五开关管(Sb31)和第六开关管(Sb32)，均由同一驱动信号驱动；
所述第二组开关管单元(Y)包括第七开关管(SC11)、第八开关管(SC12)、第九开关管(SC21)和第十开关管(SC22)，均由另一驱动信号驱动；
具体连接方式如下：
所述第一电池(B1)的正极分别与第一开关管(Sb11)的漏极及DC/DC变换器连接；
所述第一电池(B1)的负极、第二电池(B2)的正极和第三开关管(Sb21)的漏极相连；所述第二电池(B2)的负极分别与第五开关管(Sb31)的漏极及DC/DC变换器连接；
所述第一超级电容(UC1)的正极、第二开关管(Sb12)的漏极、第七开关管(SC11)的漏极及双向DC/DC变换器连接，所述第一超级电容(UC1)的负极分别与第四开关管(Sb22)的漏极、第一开关(Sa)的一端及第八开关管(SC12)的漏极连接；
所述第一开关(Sa)的另一端分别与第九开关管(SC21)的漏极、第二超级电容(UC2)的正极连接，所述第二超级电容(UC2)的负极分别与双向DC/DC变换器、第六开关管(Sb32)的漏极和第十开关管(SC22)的漏极相连；
所述第二组开关管单元(Y)中，所述第七开关管(SC11)的源极和第九开关管(SC21)的源极相连；所述第八开关管(SC12)的源极和第十开关管(SC22)的源极相连；
所述第一组开关管单元(X)中，所述第一开关管(Sb11)的源极与第二开关管(Sb12)的源极连接，所述第三开关管(Sb21)的源极与第四开关管(Sb22)的源极连接，所述第五开关管(Sb31)的源极与第六开关管(Sb32)的源极连接；
所述DC/DC变换器的正输出端和双向DC/DC变换器的正输出端相连；所述DC/DC变换器的负输出端和双向DC/DC变换器的负输出端相连。
2.根据权利要求1所述的多功能储能系统，其特征在于，所述第一超级电容(UC1)和第二超级电容(UC2)均为电容量相等的超级电容。
3.根据权利要求1所述的多功能储能系统，其特征在于，所述第一开关为电磁继电器。
4.根据权利要求1所述的多功能储能系统，其特征在于，第一组开关管单元及第二组开关管单元的驱动信号为两路互补信号，占空比均为50％。
5.根据权利要求1所述的多功能储能系统，其特征在于，所述第一电池(B1)和第二电池(B2)均为容量相等的锂离子电池。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的多功能储能系统的控制方法，其特征在于，
双向DC/DC变换器实现能量从超级电容器组单元流向外部或外部流进超级电容器组单元；
当储能系统需要吸收外界出现的浪涌能量时，由双向DC/DC变换器实现超级电容器组单元快速吸收浪涌能量，并通过第一开关单元和第二开关单元实现能量转移至电池组单元；
当混合储能系统外部负载突然增加时，由双向DC/DC变换器实现超级电容器组单元C快速释放能量至混合储能系统外部负载，并且DC/DC变换器实现电压调整，电池组单元逐渐接替超级电容器组单元向外部负载提供能量。
CN201810396478.9A 2018-04-27 2018-04-27 一种面向储能市场的多功能储能系统及控制方法 Active CN108429351B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810396478.9A CN108429351B (zh) 2018-04-27 2018-04-27 一种面向储能市场的多功能储能系统及控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810396478.9A CN108429351B (zh) 2018-04-27 2018-04-27 一种面向储能市场的多功能储能系统及控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108429351A true CN108429351A (zh) 2018-08-21
CN108429351B CN108429351B (zh) 2023-06-16

Family

ID=63162039

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810396478.9A Active CN108429351B (zh) 2018-04-27 2018-04-27 一种面向储能市场的多功能储能系统及控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108429351B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110112764A (zh) * 2019-05-30 2019-08-09 重庆大学 带能量均衡的混合储能系统功率分配电路控制方法
CN110165691A (zh) * 2019-05-27 2019-08-23 重庆大学 采用能量均衡的混合储能功率分配系统及其工作方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105322560B (zh) * 2015-11-30 2018-01-05 华南理工大学 混合储能系统的新型快速自均衡电路
CN106451674B (zh) * 2016-11-30 2023-04-28 华南理工大学 一种具有电压均衡功能的电动汽车混合储能系统

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110165691A (zh) * 2019-05-27 2019-08-23 重庆大学 采用能量均衡的混合储能功率分配系统及其工作方法
CN110112764A (zh) * 2019-05-30 2019-08-09 重庆大学 带能量均衡的混合储能系统功率分配电路控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108429351B (zh) 2023-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN201194339Y (zh) 太阳能控制器
CN204190691U (zh) 太阳能电池电源管理控制器
CN102522767A (zh) 一种可调度型光伏储能并网发电系统及其工作方法
CN101510698A (zh) 一种蓄电池储能系统
CN107276064A (zh) 一种基于adrc控制的锂电池与超级电容混合储能系统的工作方法
CN108275012A (zh) 带有均衡电源的主动均衡电路
CN108429351A (zh) 一种面向储能市场的多功能储能系统及控制方法
CN108054807A (zh) 一种主被动结合升降压电池均衡电路
CN109823235A (zh) 电池、超级电容与燃料电池混合储能装置能量管理系统
CN103501036A (zh) 一种锂电池充放电控制电路
CN105186663A (zh) 基于超级电容的不间断电源系统
CN205004820U (zh) 基于超级电容的不间断电源系统
CN202435081U (zh) 锂电池组主动均衡电路
CN208299545U (zh) 一种面向储能市场的多功能储能系统
CN115549270A (zh) 一种超级电容器由锂电池耦合的电力调频电路
CN209948707U (zh) 一种双向主动均衡电路
CN112865536B (zh) 一种高电压增益非隔离三端口变换器
CN201499006U (zh) 输电线路在线监测系统供电电源
CN201690248U (zh) 一种蓄电池充放电的连接装置
CN107733065A (zh) 低光照条件下光伏电源混合储能系统及其能量管理方法
CN203933086U (zh) 一种电池均衡装置
CN201138758Y (zh) 可再生能源与市电的智能控制系统
CN105720622A (zh) 一种电动汽车锂电池组均衡电路
CN109617246A (zh) 一种混合储能系统
CN202749869U (zh) 一种基于电感储能的串联电池组放电均衡电路

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant