CN110138066B - 多个直流支路储能变流器直流侧电池接入控制系统的方法 - Google Patents

多个直流支路储能变流器直流侧电池接入控制系统的方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开一种多个直流支路储能变流器直流侧电池接入控制系统的方法，该方法解决了多直流支路储能变流器直流接触器闭合逻辑问题，通过对电池电压和直流母线电压的检测，依据充放电的不同，判别直流接触器的闭合逻辑，从而将多组不同电压的电池接入储能变流器直流侧。本申请的方案兼顾成本和实现效果，具有非常好的实际应用价值。

Description

多个直流支路储能变流器直流侧电池接入控制系统的方法
技术领域
本发明涉及电子电路领域，涉及一种具有多个直流支路的储能变流器的直流侧电池接入控制系统的方法，尤其是电化学储能领域的储能变流器直流接触器控制逻辑和控制方法。
背景技术
现有储能变流器直流侧为一支路，针对直流侧多支路的储能变流器，其直流接触器不可直接闭合，否则就是将不同电压的电池组直接并联，两个电压源直接并联可能会直接损坏电压源。如图1所示，现有的储能变流器通过对直流母线电压和电池电压做差值判断来闭合直流接触器，该方法不能用于直流侧多支路的储能变流器控制。
发明内容
在下文中给出了关于本发明实施例的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，以下概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
本专利要解决多直流支路储能变流器直流接触器闭合逻辑问题，通过对电池电压和直流母线电压的检测，依据充放电的不同，判别直流接触器的闭合逻辑，从而将多组电池接入储能变流器直流侧。
具体的，本发明的多个直流支路储能变流器直流侧电池接入控制系统的方法，该系统包括充电控制单元、直流母线电压检测单元、电池电压检测单元、开关控制单元以及多个能量存储单元，所述开关控制单元包括多个直流开关，每个直流开关对应连接一个能量存储单元；能量存储单元包括电池和电容；所述充电控制单元用于控制储能变流器为直流母线充电，所述直流母线电压检测单元用于检测直流母线的电压，所述电池电压检测单元用于检测电池的电压，所述开关控制单元用于根据直流母线电压检测单元采集的电压和电池电压检测单元采集的电压的压差来控制相应电池所在支路的直流开关的断开或者闭合；
接入控制系统的方法包括充电时直流开关的闭合逻辑：
初始时，所述直流开关均处于断开状态；
通过电池电压检测单元采集的电池电压将各电池根据电压高低进行排序；将电压最低的电池(或者电池组)记为最低压电池，将电压第二低的电池(或者电池组)记为次低压电池；
通过充电控制单元将直流母线电压提升到与最低压电池的电压相同，然后闭合该支路的直流开关，则该最低压电池接入储能变流器直流侧；
通过充电控制单元将直流母线电压以及最低压电池的电压提升到与次低压电池相同，然后闭合次低压电池对应的直流开关，则次低压电池接入储能变流器直流侧；以此类推，直到所有电池(或者电池组)都接入储能变流器直流侧进行充电。
进一步的，该接入控制系统的方法还包括放电时直流开关的闭合逻辑：
初始时，所述直流开关均处于断开状态；
通过电池电压检测单元采集的电池电压将各电池根据电压高低进行排序；将电压最高的电池(或者电池组)记为最高压电池，将电压第二高的电池(或者电池组)记为次高压电池；
通过充电控制单元将直流母线电压提升到与最高压电池的电压相同，然后闭合该支路的直流开关，则该最高压电池接入储能变流器直流侧；
直流母线电压以及最高压电池放电运行，直至直流母线电压以及最高压电池的电压下降到与次高压电池相同，然后闭合次高压电池对应的直流开关，则次高压电池接入储能变流器直流侧；以此类推，直到所有电池(或者电池组)都接入储能变流器直流侧进行放电。
进一步的，所述直流开关为直流接触器。
其中，所述直流母线电压检测单元由电压比较器和电压跟随器构成。同样的，所述电池电压检测单元电压比较器和电压跟随器构成。
本专利通过上述方案，解决了多直流支路储能变流器直流接触器闭合逻辑问题，电池电压不均时不可直接闭合直流接触器进行充放电操作，从而将多组不同电压的电池接入储能变流器直流侧，达到了多组电池组充放电控制的效果。本申请的方案兼顾成本和实现效果，具有非常好的实际应用价值。
附图说明
本发明可以通过参考下文中结合附图所给出的描述而得到更好的理解，其中在所有附图中使用了相同或相似的附图标记来表示相同或者相似的部件。所述附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分，而且用来进一步举例说明本发明的优选实施例和解释本发明的原理和优点。在附图中：
图1是现有技术储能变流器直流侧单支路的系统框图；
图2是本申请的储能变流器直流侧多支路的系统框图。
具体实施方式
下面将参照附图来说明本发明的实施例。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本申请解决了多直流支路储能变流器直流接触器闭合逻辑问题，通过对电池电压和直流母线电压的检测，依据充放电的不同，判别直流接触器的闭合逻辑，从而将多组电池接入储能变流器直流侧。
具体的，参见图2，该系统包括充电控制单元、直流母线电压检测单元、电池电压检测单元、开关控制单元以及多个能量存储单元，开关控制单元包括多个直流接触器，每个直流接触器对应连接一个能量存储单元；充电控制单元用于控制储能变流器为直流母线充电，直流母线电压检测单元用以检测直流母线的电压，电池电压检测单元用以检测电池的电压，开关控制单元用于根据直流母线电压检测单元采集的电压和电池电压检测单元采集的电压的压差来控制相应电池所在支路的直流接触器的断开或者闭合。传统的储能变流器系统仅采取单支路，使用BMS主动均压均流功能来平衡电池电流和电压，但其造价昂贵且可靠性较差，因此本申请将电池组分为多个支路使用。
其中，多个直流支路储能变流器直流侧电池接入控制系统的方法包括充电控制逻辑和放电控制逻辑。
其中，充电控制逻辑包括：电池充电工况下，开机运行命令下达时，直流接触器K1～Kn均处于断开状态，母线电压检测和电池电压检测会检测母线电压和各电池组电压，系统会对电池电压从低到高进行排序，找出电压最低的电池组x，通过充电控制单元将母线电压提升到与最低电池组x的电压相同，然后闭合该支路的直流接触器Kx，电池组x即接入储能变流器直流侧；电压第二低的电池组记为y，通过充电控制单元将直流母线电压连同电池组x的电压提升到与电池组y相同，然后闭合y电池组对应的直流接触器Ky，电池组y也接入储能变流器直流侧；以此类推，直到所有电池组都接入储能变流器直流侧进行充电。
放电控制逻辑包括如下过程：电池放电工况下，开机运行命令下达时，直流接触器K1～Kn均处于断开状态，系统会对电池电压从高到低进行排序，找出电压最高的电池组u，通过充电控制单元将母线电压提升到与电压最高的电池组u相同，然后闭合该支路的直流接触器Ku，此时电池组u接入储能变流器直流侧；电池组u放电运行，电压下降到与电压第二高的电池组w一致时，闭合w电池组对应的直流接触器Kw，此时电池w也接入储能变流器直流侧；以此类推，直到所有电池组都接入储能变流器直流侧进行放电。
现有技术的方案，将充电控制单元直流侧接多组电池时，针对电池电压不均的情况，无法直接闭合直流接触器进行充放电操作，本申请通过上述逻辑控制，可将不同电压的电池组接入储能变流器直流侧，达到了多组电池组充放电控制的效果。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。
此外，本发明的方法不限于按照说明书中描述的时间顺序来执行，也可以按照其他的时间顺序地、并行地或独立地执行。因此，本说明书中描述的方法的执行顺序不对本发明的技术范围构成限制。
尽管上面已经通过对本发明的具体实施例的描述对本发明进行了披露，但是，应该理解，上述的所有实施例和示例均是示例性的，而非限制性的。本领域的技术人员可在所附权利要求的精神和范围内设计对本发明的各种修改、改进或者等同物。这些修改、改进或者等同物也应当被认为包括在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.多个直流支路储能变流器直流侧电池接入控制系统的方法，其特征在于：该系统包括充电控制单元、直流母线电压检测单元、电池电压检测单元、开关控制单元以及多个能量存储单元，所述开关控制单元包括多个直流开关，每个直流开关对应连接一个能量存储单元；所述充电控制单元用于控制储能变流器为直流母线充电，所述直流母线电压检测单元用于检测直流母线的电压，所述电池电压检测单元用于检测电池的电压，所述开关控制单元用于根据直流母线电压检测单元采集的电压和电池电压检测单元采集的电压的压差来控制相应电池所在支路的直流开关的断开或者闭合；
接入控制系统的方法包括充电时直流开关的闭合逻辑：
初始时，所述直流开关均处于断开状态；
通过电池电压检测单元采集的电池电压将各电池根据电压高低进行排序；将电压最低的电池记为最低压电池，将电压第二低的电池记为次低压电池；
通过充电控制单元将直流母线电压提升到与最低压电池的电压相同，然后闭合该支路的直流开关，则该最低压电池接入储能变流器直流侧；通过充电控制单元将直流母线电压以及最低压电池的电压提升到与次低压电池相同，然后闭合次低压电池对应的直流开关，则次低压电池接入储能变流器直流侧；以此类推，直到所有电池都接入储能变流器直流侧进行充电；
该接入控制系统的方法还包括放电时直流开关的闭合逻辑：
初始时，所述直流开关均处于断开状态；
通过电池电压检测单元采集的电池电压将各电池根据电压高低进行排序；将电压最高的电池记为最高压电池，将电压第二高的电池记为次高压电池；
通过充电控制单元将直流母线电压提升到与最高压电池的电压相同，然后闭合该支路的直流开关，则该最高压电池接入储能变流器直流侧；直流母线电压以及最高压电池放电运行，直至直流母线电压以及最高压电池的电压下降到与次高压电池相同，然后闭合次高压电池对应的直流开关，则次高压电池接入储能变流器直流侧；以此类推，直到所有电池都接入储能变流器直流侧进行放电。
2.根据权利要求1所述的多个直流支路储能变流器直流侧电池接入控制系统的方法，其特征在于：所述直流开关为直流接触器。
3.根据权利要求1所述的多个直流支路储能变流器直流侧电池接入控制系统的方法，其特征在于：所述直流母线电压检测单元由电压比较器和电压跟随器构成。
4.根据权利要求1所述的多个直流支路储能变流器直流侧电池接入控制系统的方法，其特征在于：所述电池电压检测单元电压比较器和电压跟随器构成。
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