CN114336581A - 一种直流电源串的均衡系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种直流电源串的均衡系统及其控制方法，将并联连接于直流母线的各直流电源串，分别划分为至少两个串联连接的电源单元，并将其内部各电源单元分别与相应均衡变换器的输入端并联连接，因此各均衡变换器输入电压的设计范围只要能够满足电源单元的需求即可，降低了相应成本；而各均衡变换器的输出端并联连接于直流母线或其后级，因此，各均衡变换器用于实现相应电源单元与直流母线或其后级之间的能量交互，仅需要调整不同直流电源串之间的电量偏差即可，其功率容量只占直流电源串功率的很小一部分，并不需要变换相应直流电源串的全部电量，所以降低了功率等级，避免了直流电源串的功率传输损耗，大幅度提高了电能传输的效率。

Description

一种直流电源串的均衡系统及其控制方法

技术领域

本申请涉及电力电子技术领域，特别涉及一种电池簇均衡储能系统及其控制方法。

背景技术

传统储能系统方案的架构中，多簇直流电源串Rack直接并联接入DC/AC变换器的直流侧；由于簇内电芯个体容量、直流电源串内阻等因素的差异，导致不同直流电源串Rack之间的SOC（State of Charge，电池荷电状态，也称剩余电量）存在差异，加上各直流电源串Rack实际工作环境温度无法保持完全一致，导致多直流电源串Rack并联出现不可避免的SOC及簇电压失配问题。例如，某一直流电源串Rack的SOC为n个直流电源串Rack中SOC值的最小值，则在放电过程中，由于其电量最少，导致其将最先放空，提前达到放电截止电压，进而退出运行，DC/AC变换器无法按设计时间持续满功率放电，大大降低了储能系统的恒功率运行能力。

针对该问题，目前的技术方案如图1所示，在每个直流电源串Rack的功率传输支路中设置一个DC/DC变换器，通过DC/DC变换器来均衡不同直流电源串Rack之间的SOC，使得各个直流电源串Rack的SOC均相等，即不同直流电源串Rack的可用电量始终保持一致；同时也允许了DC/DC变换器的电池侧电压出现不同步，解决了不同直流电源串Rack之间并联失配的问题。

但是图1所示的该方案中，由于DC/DC变换器是串联于直流电源串Rack功率传输支路中的，必然会导致直流电源串Rack的充放电功率传输多一级损耗，因此不仅导致效率损失严重，还会带来散热成本较高的问题；另外，这种设置方式还会导致DC/DC变换器的功率容量和输入电压的设计范围均较高，导致成本高。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种直流电源串的均衡系统及其控制方法，以降低损耗和成本。

为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

本申请第一方面提供了一种直流电源串的均衡系统，包括：至少两个直流电源串，至少两个均衡变换器，以及，直流母线；其中，

各所述直流电源串的两端，并联连接于所述直流母线；

各所述直流电源串分别包括至少两个串联连接的电源单元；

各所述电源单元分别与相应所述均衡变换器的输入端并联连接；

各所述均衡变换器的输出端并联连接于所述直流母线或者所述直流母线的后级。

可选的，所述电源单元与所述均衡变换器的个数相同，且两者一一对应相连。

可选的，各所述直流电源串中，所述电源单元的个数相同；并且，

不同所述直流电源串中相同位置的所述电源单元，共用同一所述均衡变换器。

可选的，还包括：N×（M-1）个可控开关；其中，N为所述直流电源串的个数，M为各所述直流电源串中所述电源单元的个数；各所述均衡变换器的输入端串联连接，并且：

位于首端的输入端正极与所述直流母线的正极相连；

位于尾端的输入端负极与所述直流母线的负极相连；

相邻两个所述均衡变换器的输入端连接点，通过N个所述可控开关，分别连接相应所述直流电源串中与所述输入端连接点相对应位置的两个所述电源单元之间的连接点。

可选的，还包括：M-1个连接点母线；

各所述输入端连接点，分别通过相应的所述连接点母线，连接其对应的N个所述可控开关。

可选的，所述电源单元中包括至少一个直流电源，所述电源单元中所述直流电源的个数大于1时，各所述直流电源串联连接；且各所述电源单元中所述直流电源的数量相同；

所述直流电源串为电池簇，所述直流电源为电池包；或者，所述直流电源串为光伏组串，所述直流电源为光伏组件。

可选的，所述均衡变换器为：DC/DC变换器；

各所述DC/DC变换器的输出端，并联连接于所述直流母线。

可选的，还包括：第一DC/AC变换器；所述第一DC/AC变换器的直流侧连接所述直流母线；

且所述均衡变换器为：第二DC/AC变换器；各所述第二DC/AC变换器的交流侧，并联连接于所述第一DC/AC变换器的交流侧。

本申请第二方面还提供了一种直流电源串的均衡系统的控制方法，其特征在于，用于实现对于如上述第一方面任一段落所述直流电源串的均衡系统中各直流电源串的均衡控制；所述控制方法包括：

获取各所述直流电源串的运行参数；

判断各所述直流电源串的运行参数是否满足预设均衡调节条件；

若各所述运行参数满足所述预设均衡调节条件，则控制所述均衡系统中不均衡的所述直流电源串，通过对应的均衡变换器向直流母线或其后级进行充放电，以减小各所述直流电源串的运行参数之间的差值。

可选的，所述预设均衡调节条件为：存在至少一个所述直流电源串是不均衡的所述直流电源串，其所述运行参数与平均值之间的差值大于等于第一预设值，或者其所述运行参数与其他所述运行参数之间的差值大于等于第一预设阈值。

可选的，控制所述均衡系统中不均衡的所述直流电源串，通过对应的均衡变换器向直流母线或其后级进行充放电，包括对于不均衡的所述直流电源串执行的：

控制各电源单元所对应的各所述均衡变换器分时运行；或者，

控制各电源单元所对应的各所述均衡变换器同时以不同功率值运行。

可选的，控制各电源单元所对应的各所述均衡变换器分时运行，包括：

控制其中一个所述均衡变换器以预设时长进行充放电运行，并记录其运行电量作为充放电电量；

逐个或同时，控制其他各所述均衡变换器进行充放电运行，直至其运行电量等于所述充放电电量。

可选的，控制各电源单元所对应的各所述均衡变换器分时运行，包括：

控制各所述均衡变换器分批进行充放电运行；每批中至多M-1个所述均衡变换器同时运行，M为所述直流电源串中所述电源单元的个数；

其中，每个所述均衡变换器仅运行一次，且其运行电量均为预设电量；或者，每个所述均衡变换器分别运行至少一次，且其运行电量的总数均为预设电量。

可选的，控制各电源单元所对应的各所述均衡变换器同时以不同功率值运行，包括：

控制各所述均衡变换器同时以相应的功率值进行充放电运行；其中，至少一个所述均衡变换器的功率值和运行时长不同于其他所述均衡变换器，各所述均衡变换器的运行电量均为预设电量。

可选的，所述预设电量为：固定值，或者，对应所述运行参数与平均值之间的差值。

可选的，不同所述直流电源串中相同位置的电源单元，共用同一所述均衡变换器时，在控制各所述均衡变换器进行充放电运行之前，还包括：

闭合对应的可控开关。

可选的，在控制所述均衡系统中不均衡的所述直流电源串，通过对应的均衡变换器向直流母线或其后级进行充放电，以减小各所述直流电源串的运行参数之间的差值之后，还包括：

返回获取各所述直流电源串的运行参数的步骤；和/或，若存在所述直流电源串需要进行串内电源单元之间的电量均衡，则对其内部各所述电源单元进行电量均衡。

可选的，若存在所述直流电源串需要进行串内电源单元之间的电量均衡，则对其内部各所述电源单元进行电量均衡，包括：

判断其内部各所述电源单元的运行参数，是否与平均值之间的差值大于等于第二预设值，或者，是否与其他所述电源单元的运行参数之间的差值大于等于第二预设阈值；

若是，则控制各所述电源单元分别通过对应的均衡变换器向直流母线或其后级进行充放电，以减小自身运行参数与平均值之间的差值。

可选的，不同所述直流电源串中相同位置的电源单元，共用同一所述均衡变换器时：

若返回获取各所述直流电源串的运行参数的步骤后，存在新的不均衡的所述直流电源串，同时，存在所述直流电源串需要进行串内电源单元之间的电量均衡，则各所述均衡变换器的运行以减小各所述直流电源串的运行参数之间的差值为优先。

本申请提供的直流电源串的均衡系统，将并联连接于直流母线的各直流电源串，分别划分为至少两个串联连接的电源单元，并将其内部各电源单元分别与相应均衡变换器的输入端并联连接，而各均衡变换器的输出端并联连接于直流母线或其后级。相比于现有技术中串联于各电池簇的功率传输支路上的DC/DC变换器，本案中各均衡变换器的输入端只需要与相应的电源单元并联连接，其输入电压的设计范围只要能够满足电源单元的需求即可，降低了相应成本；而且，由于上述连接关系的设置，本案中各均衡变换器用于实现相应电源单元与直流母线或其后级之间的能量交互，其仅需要调整不同直流电源串之间的电量偏差即可，其功率容量只占直流电源串功率的很小一部分，并不需要变换相应直流电源串的全部电量，所以降低了功率等级，节约了相应成本；另外，各直流电源串的正常功率传输并不需要经过变换单元，所以避免了直流电源串的功率传输损耗，大幅度提高了电能传输的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术提供的储能系统的结构示意图；

图2a、图2b、图3、图4a、图4b图5a及图5b分别为本申请实施例提供的直流电源串的均衡系统的七种具体结构示意图；

图6和图7分别为本申请实施例提供的直流电源串的均衡系统的控制方法的两种流程图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本申请提供一种直流电源串的均衡系统，以降低损耗和成本。

如图2a和图2b所示，该直流电源串的均衡系统，包括：至少两个直流电源串10，至少两个均衡变换器20，以及，直流母线30；其中：

各直流电源串10的两端，并联连接于直流母线30；也即，在直流电源串10与直流母线30之间，省去了现有技术图1中所串联的DC/DC变换器。当该直流电源串的均衡系统还包括第一DC/AC变换器40时，该第一DC/AC变换器40的直流侧也连接直流母线30，其交流侧用于连接电网和/或负载。

各直流电源串10分别包括至少两个串联连接的电源单元101；也即，将并联连接于直流母线30的各直流电源串10，分别划分为至少两个串联连接的电源单元101。其中，各电源单元101内部包括至少一个直流电源，而且，当电源单元101中直流电源的个数大于1时，各直流电源串联连接；另外，各电源单元101中，其直流电源的数量相同。图2a和图2b中以直流电源串10是电池簇为例进行展示，此时，各直流电源即为电池包；实际应用中，直流电源串10也可以是光伏组串，此时，各直流电源为光伏组件。

也即，相比于现有技术中串联于各电池簇的功率传输支路上的DC/DC变换器，本实施例中，各均衡变换器20的输入端只需要与相应的电源单元101并联连接，其输入电压的设计范围只要能够满足电源单元101的需求即可，降低了相应的成本。

另外，各电源单元101分别与相应均衡变换器20的输入端并联连接；而各均衡变换器20的输出端并联连接于直流母线30或者直流母线30的后级；具体的，当各均衡变换器20均为DC/DC变换器时，参见图2a，各DC/DC变换器的输出端并联连接于直流母线30；当各均衡变换器20均为DC/AC变换器（为区别于第一DC/AC变换器40，可记其为第二DC/AC变换器）时，参见图2b，各第二DC/AC变换器的输出端并联连接于直流母线30后级第一DC/AC变换器40的交流侧。需要说明的是，直流电源串10是电池簇时，各均衡变换器20均为双向变换器，其输入端和输出端仅是以其处于放电时的电流方向为例进行描述，并不作为对其内部电流方向的限制。

图3在图2a的基础上，以直流电源串10是电池簇，且各电池簇均等分为两个电源单元101为例进行展示，例如，其各电池簇（即图3中所示的1#Rack至N#Rack）均等分为两个电源单元101（即图3中所示的1#Unit和2#Unit），每个电源单元101并联一个均衡变换器20（如图3中所示的1#DC/DC或2#DC/DC）；其中，1#Unit并联1#DC/DC，2#Unit并联2#DC/DC，各均衡变换器20的输出端均并入直流母线30。

当电池簇的一致性很好时，即电池簇之间的电压或SOC等运行参数一致时，将所有均衡变换器20停止，均衡变换器20不运行，可以降低均衡变换器20的运行损耗。记第i个电池簇的SOC为SOCi，记系统内各电池簇的SOC平均值为SOCavg，当某个电池簇的SOC，比如SOCi，与该平均值SOCavg之间的差异达到预设SOC差异值∆SOC1时，则可以先启动其所对应的1#DC/DC，使系统开启均衡，并在均衡时记录1#DC/DC的充放电电量，待恒定的均衡时间t之后，关闭1#DC/DC，运行2#DC/DC，当累计均衡的电量达到与1#DC/DC均衡的电量相同时，停止2#DC/DC，进而解决各直流电源串10间的并联失配的问题。继续判断系统中的电池簇的SOCi是否与平均值SOCavg的差异达到该预设SOC差异值∆SOC1，循环往复。同时计算电池簇的1#Unit和2#Unit的SOC，如果1#Unit和2#Unit的SOC的差异大于另一预设SOC差异值∆SOC2，则运行1#DC/DC和2#DC/DC，进行簇内均衡，进而解决部分串联失配的问题。当各电池簇均分为M个电源单元101时，其均衡算法类似，不再赘述。

本实施例提供的直流电源串10的均衡系统，相比于现有技术中串联于各电池簇的功率传输支路上的DC/DC变换器，其各均衡变换器20仅需要调整不同直流电源串10之间的电量偏差即可，其功率容量只占直流电源串10功率的很小一部分，并不需要变换相应直流电源串10的全部电量，所以降低了功率等级，节约了相应成本；另外，各直流电源串10的正常功率传输并不需要经过变换单元，所以避免了直流电源串10的功率传输损耗，大幅度提高了电能传输的效率。

对于该直流电源串10的均衡系统，图2a至图3中，均以电源单元101与均衡变换器20的个数相同，且两者一一对应相连为例进行展示；实际应用中，当各直流电源串10中电源单元101的个数相同时，不同直流电源串10中相同位置的电源单元101，即在各自直流电源串10中处于同样串联顺序的电源单元101，也可以共用同一均衡变换器20。也即，可以将各直流电源串10分别等分为M个电源单元101，从正极开始，各直流电源串10中第一个串联的电源单元101并联于同一个均衡变换器20，各直流电源串10中第二个串联的电源单元101并联于另外的同一个均衡变换器20，以此类推，每个电源单元101分别并联一个可以被其他直流电源串10中相同位置电源单元101复用的均衡变换器20。

此时，如图4a和图4b所示（也以电池簇为例），该直流电源串10的均衡系统，还包括：N×（M-1）个可控开关，如图4a和图4b中所示的K₁₁、K₁₂…K_1（M-1），…，K_N1、K_N2…K_N（M-1）；其中，N为直流电源串10的个数，M为各直流电源串10中电源单元101的个数。

参见图4a和图4b，各均衡变换器20的输入端串联连接，并且，位于首端的输入端正极与直流母线40的正极相连，位于尾端的输入端负极与直流母线40的负极相连；而相邻两个均衡变换器20的输入端连接点，通过N个可控开关，分别连接相应直流电源串10中与输入端连接点相对应位置的两个电源单元101之间的连接点；比如，各直流电源串10中，其内部电源单元101分别为依次串联连接的1#Unit、2#Unit、3#Unit…M#Unit；以图4a中的1#Rack为例，其1#Unit与2#Unit之间的连接点，通过可控开关K₁₁，连接1#DC/DC与2#DC/DC之间的输入端连接点；其2#Unit与3#Unit之间的连接点，通过可控开关K₁₂，连接2#DC/DC与3#DC/DC之间的输入端连接点；以此类推，不再赘述。

需要说明的是，图4a和图4b中对于每个可控开关，均以一个电控开关为例进行展示；实际应用中，每个可控开关，均可以是由任意个数的电控开关串并联而成，以实现串联时的关断冗余控制或者并联时的闭合冗余控制。

为了方便上述各个输入端连接点与其对应可控开关之间的连接，实际应用中，该直流电源串10的均衡系统，还可以进一步包括：M-1个连接点母线21；此时，各输入端连接点，分别通过相应的连接点母线21，连接其对应的N个可控开关。可以理解的，1#DC/DC与2#DC/DC之间的输入端连接点对应的N个可控开关分别为K₁₁、K₂₁…K_N1，…，（N-1）#DC/DC与N#DC/DC之间的输入端连接点对应的N个可控开关分别为K_1（M-1）、K_2（M-1）…K_N（M-1）。

图5a也以直流电源串10是电池簇，且各电池簇均等分为两个电源单元101为例进行展示，其中，1#DC/DC的输入端正极和输出端正极连接在一起，然后连接至直流母线30的正极，1#DC/DC的输入端负极与2#DC/DC的输入端正极连接在一起，2#DC/DC的输入端负极和输出端负极连接在一起，然后连接至直流母线30的负极。而且，每个电池簇的中点引出后，均串联一个电控开关（如K₁、K₂…K_N中的任意一个）连接至1#DC/DC与2#DC/DC的输入端连接点。相当于各DC/DC分别从相应的半个电池簇取电，将能量充放至直流母线30上。

当电池簇的一致性很好时，即电池簇之间的电压或SOC等运行参数一致时，将所有均衡变换器20停止，均衡变换器20不运行，可以降低均衡变换器20的运行损耗，不影响电池系统正常充放电，能够避免对充放电循环效率产生影响。

当某个电池簇的SOCi与系统平均值SOCavg之间的差异达到预设SOC差异值∆SOC1时，比如，当电池簇处于放电状态时，记所有电池簇中SOC最大的电池簇的SOC为SOCimax，若该SOCimax与系统平均值SOCavg之间的差异达到该预设SOC差异值∆SOC1，则闭合对应电池簇的中点引线的可控开关Ki，启动1#DC/DC，系统开启均衡，均衡时记录1#DC/DC的充放电电量，待恒定的均衡时间t之后，关闭1#DC/DC，运行2#DC/DC，当累计均衡的电量达到与1#DC/DC均衡的电量相同时，停止2#DC/DC。继续判断系统中最大SOC的电池簇的SOCimax是否与平均值SOCavg的差异达到该预设SOC差异值∆SOC1，循环往复。同时计算电池簇的1#Unit和2#Unit的SOC，如果1#Unit和2#Unit的SOC的差异大于另一预设SOC差异值∆SOC2，则运行1#DC/DC和2#DC/DC，进行簇内均衡。也即，对于图5a所示的结构，当其实现簇间均衡时，两个DC/DC分时工作，1#Unit和2#Unit分时均衡；而当其实现簇内均衡时，可以同时开启1#DC/DC和2#DC/DC。

图5b是以均衡变换器20为DC/AC变换器为例进行展示的，其原理与上述内容相似，此处不再赘述。

图5a和图5b所示的系统，通过增加电池簇中点引线，以及相应的可控开关，使得整个系统能够复用两个均衡变换器20进行均衡；进而减少线缆以及均衡变换器20的数量，节约结构成本。

当各电池簇均分为M个电源单元101时，其均衡算法以及效果类似，不再赘述。

本申请另一实施例还提供了一种直流电源串的均衡系统的控制方法，该方法用于实现对于如上述任一实施例所述的直流电源串的均衡系统中各直流电源串的均衡控制；该均衡系统的结构及原理介绍参见上述实施例即可，此处不再赘述。

参见图6，该控制方法包括：

S101、获取各直流电源串的运行参数。

该运行参数可以是电压，也可以是与电压成比例关系的SOC，视其具体应用环境中需要满足的均衡要求而定即可，均在本申请的保护范围内。

S102、判断各直流电源串的运行参数是否满足预设均衡调节条件。

该步骤S102具体可以是，判断各直流电源串中是否存在至少一个直流电源串，其运行参数与平均值之间的差值大于等于第一预设值，或者，其运行参数与其他直流电源串的运行参数之间的差值大于等于第一预设阈值；若存在至少一个这样的直流电源串，则说明各运行参数满足预设均衡调节条件，记相应直流电源串为不均衡的直流电源串，并执行步骤S103。

S103、控制均衡系统中不均衡的直流电源串，通过对应的均衡变换器向直流母线或其后级进行充放电。

该步骤S103主要是控制不均衡的直流电源串中各电源单元所对应的各均衡变换器运行，以对图2a或图4a中所示的直流母线进行充放电，或者对图2b或图4b中所示的第一DC/AC变换器40的交流侧进行充放电；以图2a或图4a所示结构为例，该控制过程可以是：控制这些均衡变换器同时以相同功率值运行，但是这样不免会由于直流电源串与直流母线之间的并联关系，而导致均衡变换器输入端与直流母线之间的能量交互，进而导致能量的无意义传递，并影响均衡效果；所以，优选的，该过程具体可以是：控制各电源单元所对应的各均衡变换器分时运行，或者，也可以是：控制各电源单元所对应的各均衡变换器同时以不同功率值运行。

其中，控制各电源单元所对应的各均衡变换器分时运行，包括两种可选的实现形式：

其一，先控制其中一个均衡变换器以预设时长进行充放电运行，并记录其运行电量作为充放电电量；再逐个或同时，控制其他各均衡变换器进行充放电运行，直至其运行电量等于充放电电量。该过程具体可以参见上述实施例，此处不再一一赘述。

其二，控制各均衡变换器分批进行充放电运行。每批中至多M-1个均衡变换器同时运行，M为直流电源串中电源单元的个数。其中，每个均衡变换器仅运行一次，且其运行电量均为预设电量；或者，每个均衡变换器分别运行至少一次，且其运行电量的总数均为预设电量。

而控制各电源单元所对应的各均衡变换器同时以不同功率值运行，包括：控制各均衡变换器同时以相应的功率值进行充放电运行。其中，至少一个均衡变换器的功率值不同于其他均衡变换器，因此，该均衡变换器最终的运行时长也会不同于其他均衡变换器，只要保证各均衡变换器最终的运行电量相同，比如均为预设电量即可。

上述各种方式中，其预设电量均可以为固定值，即每次均衡的电量都是相同的；或者，其预设电量也可以是对应运行参数与平均值之间的差值，也即每次均衡时的电量都是根据相应直流电源串的实际情况而计算得来的。视其具体应用环境而定即可，均在本申请的保护范围内。

实际应用中可以视其具体情况来采用上述任一方式，只要保证各均衡变换器最终的运行电量均相同即可，比如，对于图3、图5a和图5b所示的结构而言，假如一个电池簇的上半部分放了20kWh的电量后，这个电池簇的下半部分也要放电20kWh的电量，以尽量避免引起簇内失配。并且，优选各均衡变换器的输入端与直流母线或其后级之间无能量交互，进而保证较好的均衡效果和能量传递的效率。

本实施例提供的该控制方法，不论采用上述何种具体实现过程，均可以减小各直流电源串的运行参数之间的差值，进而解决各直流电源串间的并联失配的问题。

而且，当不同直流电源串中相同位置的电源单元，共用同一均衡变换器时，也即，该均衡系统采用图4a、图4b、图5a或图5b所示的结构时，该控制方法的步骤S103中，不论采用上述具体何种实现过程，其在控制各均衡变换器进行充放电运行之前，均需要：先闭合对应的可控开关。具体过程可以参见上述实施例，此处不再赘述。

另外，在步骤S103之后，该控制方法还可以包括：返回步骤S101；也即，继续执行下一次均衡，进而使该控制方法为循环执行的方法。同时（如图7所示），或者择一的，在步骤S103之后，若存在直流电源串需要进行串内电源单元之间的电量均衡，则执行步骤S104、对其内部各电源单元进行电量均衡；比如上述实施例中所述的簇内均衡。

该步骤S104，具体可以包括：先判断其内部各电源单元的运行参数，是否与平均值之间的差值大于等于第二预设值，或者，是否与其他电源单元的运行参数之间的差值大于等于第二预设阈值。若是，则控制各电源单元分别通过对应的均衡变换器向直流母线或其后级进行充放电，以减小自身运行参数与平均值之间的差值。具体可以参见上述实施例所述过程，此处不再赘述。

值得说明的是，对于不同直流电源串中相同位置的电源单元，共用同一均衡变换器时的情况，也即该均衡系统采用图4a、图4b、图5a或图5b所示的结构时，该控制方法中，若返回步骤S101后存在新的不均衡的直流电源串，而且此时，也存在直流电源串，比如上一次进行均衡的直流电源串，需要进行串内电源单元之间的电量均衡，则各均衡变换器的运行以减小各直流电源串的运行参数之间的差值为优先。以直流电源串是电池簇为例，若同一时刻即存在簇间均衡的需要，也存在簇内均衡的需要，则共用的各均衡变换器，以优先实现簇间均衡为佳；当然，也可以设置其以实现簇内均衡为优先，视其具体应用环境而定即可，均在本申请的保护范围内。

本说明书中的各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

对所公开的实施例的上述说明，本说明书中各实施例中记载的特征可以相互替换或者组合，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (19)

1.一种直流电源串的均衡系统，其特征在于，包括：至少两个直流电源串，至少两个均衡变换器，以及，直流母线；其中，

各所述直流电源串的两端，并联连接于所述直流母线；

各所述直流电源串分别包括至少两个串联连接的电源单元；

各所述电源单元分别与相应所述均衡变换器的输入端并联连接；

各所述均衡变换器的输出端并联连接于所述直流母线或者所述直流母线的后级。

2.根据权利要求1所述的直流电源串的均衡系统，其特征在于，所述电源单元与所述均衡变换器的个数相同，且两者一一对应相连。

3.根据权利要求1所述的直流电源串的均衡系统，其特征在于，各所述直流电源串中，所述电源单元的个数相同；并且，

不同所述直流电源串中相同位置的所述电源单元，共用同一所述均衡变换器。

4.根据权利要求3所述的直流电源串的均衡系统，其特征在于，还包括：N×（M-1）个可控开关；其中，N为所述直流电源串的个数，M为各所述直流电源串中所述电源单元的个数；各所述均衡变换器的输入端串联连接，并且：

位于首端的输入端正极与所述直流母线的正极相连；

位于尾端的输入端负极与所述直流母线的负极相连；

相邻两个所述均衡变换器的输入端连接点，通过N个所述可控开关，分别连接相应所述直流电源串中与所述输入端连接点相对应位置的两个所述电源单元之间的连接点。

5.根据权利要求4所述的直流电源串的均衡系统，其特征在于，还包括：M-1个连接点母线；

各所述输入端连接点，分别通过相应的所述连接点母线，连接其对应的N个所述可控开关。

6.根据权利要求1至5任一项所述的直流电源串的均衡系统，其特征在于，所述电源单元中包括至少一个直流电源，所述电源单元中所述直流电源的个数大于1时，各所述直流电源串联连接；且各所述电源单元中所述直流电源的数量相同；

所述直流电源串为电池簇，所述直流电源为电池包；或者，所述直流电源串为光伏组串，所述直流电源为光伏组件。

7.根据权利要求1至5任一项所述的直流电源串的均衡系统，其特征在于，所述均衡变换器为：DC/DC变换器；

各所述DC/DC变换器的输出端，并联连接于所述直流母线。

8.根据权利要求1至5任一项所述的直流电源串的均衡系统，其特征在于，还包括：第一DC/AC变换器；所述第一DC/AC变换器的直流侧连接所述直流母线；

且所述均衡变换器为：第二DC/AC变换器；各所述第二DC/AC变换器的交流侧，并联连接于所述第一DC/AC变换器的交流侧。

9.一种直流电源串的均衡系统的控制方法，其特征在于，用于实现对于如权利要求1至8任一项所述直流电源串的均衡系统中各直流电源串的均衡控制；所述控制方法包括：

获取各所述直流电源串的运行参数；

判断各所述直流电源串的运行参数是否满足预设均衡调节条件；

若各所述运行参数满足所述预设均衡调节条件，则控制所述均衡系统中不均衡的所述直流电源串，通过对应的均衡变换器向直流母线或其后级进行充放电，以减小各所述直流电源串的运行参数之间的差值。

10.根据权利要求9所述的直流电源串的均衡系统的控制方法，其特征在于，所述预设均衡调节条件为：存在至少一个所述直流电源串是不均衡的所述直流电源串，其所述运行参数与平均值之间的差值大于等于第一预设值，或者其所述运行参数与其他所述运行参数之间的差值大于等于第一预设阈值。

11.根据权利要求9所述的直流电源串的均衡系统的控制方法，其特征在于，控制所述均衡系统中不均衡的所述直流电源串，通过对应的均衡变换器向直流母线或其后级进行充放电，包括对于不均衡的所述直流电源串执行的：

控制各电源单元所对应的各所述均衡变换器分时运行；或者，

控制各电源单元所对应的各所述均衡变换器同时以不同功率值运行。

12.根据权利要求11所述的直流电源串的均衡系统的控制方法，其特征在于，控制各电源单元所对应的各所述均衡变换器分时运行，包括：

控制其中一个所述均衡变换器以预设时长进行充放电运行，并记录其运行电量作为充放电电量；

逐个或同时，控制其他各所述均衡变换器进行充放电运行，直至其运行电量等于所述充放电电量。

13.根据权利要求11所述的直流电源串的均衡系统的控制方法，其特征在于，控制各电源单元所对应的各所述均衡变换器分时运行，包括：

控制各所述均衡变换器分批进行充放电运行；每批中至多M-1个所述均衡变换器同时运行，M为所述直流电源串中所述电源单元的个数；

其中，每个所述均衡变换器仅运行一次，且其运行电量均为预设电量；或者，每个所述均衡变换器分别运行至少一次，且其运行电量的总数均为预设电量。

14.根据权利要求11所述的直流电源串的均衡系统的控制方法，其特征在于，控制各电源单元所对应的各所述均衡变换器同时以不同功率值运行，包括：

控制各所述均衡变换器同时以相应的功率值进行充放电运行；其中，至少一个所述均衡变换器的功率值和运行时长不同于其他所述均衡变换器，各所述均衡变换器的运行电量均为预设电量。

15.根据权利要求13或14所述的直流电源串的均衡系统的控制方法，其特征在于，所述预设电量为：固定值，或者，对应所述运行参数与平均值之间的差值。

16.根据权利要求11至14任一项所述的直流电源串的均衡系统的控制方法，其特征在于，不同所述直流电源串中相同位置的电源单元，共用同一所述均衡变换器时，在控制各所述均衡变换器进行充放电运行之前，还包括：

闭合对应的可控开关。

17.根据权利要求9至14中任一项所述的直流电源串的均衡系统的控制方法，其特征在于，在控制所述均衡系统中不均衡的所述直流电源串，通过对应的均衡变换器向直流母线或其后级进行充放电，以减小各所述直流电源串的运行参数之间的差值之后，还包括：

返回获取各所述直流电源串的运行参数的步骤；和/或，若存在所述直流电源串需要进行串内电源单元之间的电量均衡，则对其内部各所述电源单元进行电量均衡。

18.根据权利要求17所述的直流电源串的均衡系统的控制方法，其特征在于，若存在所述直流电源串需要进行串内电源单元之间的电量均衡，则对其内部各所述电源单元进行电量均衡，包括：

判断其内部各所述电源单元的运行参数，是否与平均值之间的差值大于等于第二预设值，或者，是否与其他所述电源单元的运行参数之间的差值大于等于第二预设阈值；

若是，则控制各所述电源单元分别通过对应的均衡变换器向直流母线或其后级进行充放电，以减小自身运行参数与平均值之间的差值。

19.根据权利要求17所述的直流电源串的均衡系统的控制方法，其特征在于，不同所述直流电源串中相同位置的电源单元，共用同一所述均衡变换器时：

若返回获取各所述直流电源串的运行参数的步骤后，存在新的不均衡的所述直流电源串，同时，存在所述直流电源串需要进行串内电源单元之间的电量均衡，则各所述均衡变换器的运行以减小各所述直流电源串的运行参数之间的差值为优先。

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