CN117630668A - 基于对称模块组的高压直挂储能模块测试系统和控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于对称模块组的高压直挂储能模块测试系统和控制方法,测试系统包括:两个待测储能模块组接收测试电流和开关信号进行测试;电流发生器用于生成测试电流;滤波器用于降低测试电流谐波含量;高压直挂式储能系统参数模型生成测试电流参考信号和调制电压参考信号;电流控制器计算得到电流发生器的开关信号,控制其测试电流与测试电流参考信号相符;储能模块控制器计算待测储能模块组的开关信号,控制其直流侧电压和电池簇荷电状态与实际储能模块相符。本发明实现对实际储能模块电流、电压和电池簇荷电状态等工况的复现;无需构建完整的储能系统即可实现对多个储能模块的同时测试,具有较高的测试效率和测试精度,降低测试成本。
Description
技术领域
本发明涉及储能技术领域,具体地,涉及一种基于对称模块组的高压直挂储能模块测试系统和控制方法。
背景技术
随着新能源发电的广泛接入,储能系统因其具有吸收功率波动、实现频率支撑等功能,得到了越来越多的应用。其中,高压直挂式储能系统是一种具有诸多优势、受到广泛关注的储能系统。
为提高系统可靠性,在投入运行前,需要对高压直挂式储能系统中的储能模块进行测试。但是由于高压直挂式储能系统由大量级联的储能模块组成,对完整的储能系统进行测试在成本上不具备可行性。因此,如何设计相对简单的电路和控制方法,对储能功率模块进行高效、准确的测试,成为亟待解决的问题。
经过检索发现:专利号为CN114994444A的中国发明专利,公开了一种《级联储能功率模组的对拖测试系统及方法》,使用模块对拖的方案进行功率模块的有功、无功测试,有功测试由于回路能量损耗需要对电池簇进行充电,增加了操作复杂度和测试成本,不利于节能环保;且由于采用定调制度控制,电压、电流模拟精度受限;
经检索发现:专利号为CN116047200A的中国发明专利,公开了《一种高压直挂式储能模块等效功率测试系统及方法》,使用多储能模块的对拖测试方案,提高了测试效率,但同样存在回路能量损耗和电压、电流模拟精度受限的问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供一种基于对称模块组的高压直挂储能模块测试系统和控制方法,准确模拟实际系统中储能模块的运行工况,提高测试精度和测试效率,同时降低测试成本,实现高效节能的可靠性测试。
根据本发明的一个方面,提供一种基于对称模块组的高压直挂储能模块测试系统,包括测试电路和控制电路;其中,
所述测试电路,包括:
两个待测储能模块组,为测试对象,接收符合实际高压直挂式储能系统对偶运行工况的测试电流和开关信号进行测试;
电流发生器,用于生成两个所述待测储能模块组的所述测试电流;
滤波器,与两个所述待测储能模块组和所述电流发生器相连构成闭合回路,用于降低所述测试电流谐波含量;
所述控制电路,包括:
高压直挂式储能系统参数模型,用于根据实际高压直挂式储能系统参数和运行参数,生成测试电流参考信号和调制电压参考信号;
电流控制器,用于接收所述测试电流采样信号和所述测试电流参考信号,通过调制信号和开关信号的生成方式,得到所述电流发生器的开关信号,控制所述电流发生器生成的测试电流与所述测试电流参考信号相符;
储能模块控制器,用于接收两个所述待测储能模块组内的各个储能模块输出的荷电状态信号、所述测试电流参考信号和所述调制电压参考信号,通过调制信号和开关信号的生成方式,生成两个所述待测储能模块组的开关信号,控制两个所述待测储能模块组内的各个储能模块的直流侧电压和电池簇荷电状态与实际高压直挂式储能系统储能模块的直流侧电压和电池簇荷电状态相符。
优选地,所述待测储能模块组内部包括若干个正向串联的储能模块;两个所述待测储能模块组外部通过反向串联方式进行连接;所述外部反向串联方式,包括:
一个待测储能模块组内部的第一个储能模块正极与另一个待测储能模块组内部的第一个储能模块正极通过所述电流发生器相连;
一个待测储能模块组内部的最后一个储能模块负极与另一个待测储能模块组内部的最后一个储能模块负极相连,构成闭合回路。
优选地,所述储能模块包括H桥电路、直流侧电容、直流侧电感、电池簇以及电池管理单元,所述H桥电路和所述直流侧电容、所述电池簇为并联连接;所述直流侧电感串联于所述直流侧电容和所述电池簇之间;所述电池簇包括多个串联和并联的电池单体;所述电池管理单元用于监测所述电池簇电压、温度和荷电状态等信息,并向所述储能模块控制器传输电池簇荷电状态信号。
优选地,两个所述待测储能模块组分别同时模拟高压直挂式储能模块的两种对偶工况,分别是:吸收有功功率P和释放有功功率P,或吸收无功功率Q和释放无功功率Q,或同时吸收有功功率P无功功率Q和释放有功功率P无功功率Q。
优选地,所述电流发生器包括级联H桥及其供电单元;
所述级联H桥包括若干个正向串联的H桥电路,所述H桥电路的供电单元为直流电压源,或由变压器和整流电路组成的直流电压供电单元。
优选地,所述滤波器采用L型滤波器、LC型滤波器或LCL型滤波器;所述电流发生器和两个所述待测储能模块组的连接方式固定,所述滤波器设置于所述测试电路的任意位置。
优选地,在所述电流控制器中,通过所述调制信号和开关信号的生成方式,得到所述电流发生器的开关信号,包括:
将所述测试电流参考信号和所述测试电流采样信号作差后,通过比例积分谐振控制或比例谐振控制生成所述电流控制器中的调制信号;
通过载波移相调制或载波层叠调制,将所述调制信号调制为所述电流发生器的开关信号。
优选地,在所述储能模块控制器中,通过所述调制信号和开关信号的生成方式,得到两个所述待测储能模块组的开关信号,包括:
所述测试电流参考信号和各个所述待测储能模块组输出的荷电状态信号经过荷电状态控制,并叠加所述调制电压参考信号得到调制信号;
通过载波移相调制或载波层叠调制,将所述调制信号调制为所述两个待测储能模块的开关信号。
优选地,所述荷电状态控制为实际高压直挂式储能系统使用的荷电状态相内均衡控制方法;
所述载波移相调制,包括:将调制信号与n个幅值相同,相位分别相差2π/n或π/n的三角载波比较,得到n个H桥电路的开关信号;
所述载波层叠调制,包括:将调制信号与n个相位相同,幅值分别相差2/n的三角载波比较,得到n个H桥电路的开关信号。
根据本发明的第二个方面,提供一种基于对称模块组的高压直挂储能模块测试电路控制方法,采用所述的基于对称模块组的高压直挂储能模块测试系统,包括:
通过给定系统参数:网侧电压峰值Ug,工频角频率ω,桥臂等效电感Lf,桥臂等效电阻Rf;运行参数:有功功率指令P和无功功率指令Q,在所述高压直挂式储能系统参数模型中,利用理论分析公式计算生成测试电流参考信号it *和调制电压参考信号um *:
将所述测试电流参考信号输出至所述电流控制器和所述储能模块控制器,将所述调制电压参考信号输出至所述储能模块控制器;
采样测试电流,并将测试电流采样信号输出至所述电流控制器;
通过两个所述待测储能模块组内储能模块的电池管理单元,得到所述两个待测储能模块组电池簇的荷电状态,并将荷电状态输出至所述储能模块控制器;
在所述电流控制器中,通过所述调制信号和开关信号的生成方式,得到所述电流发生器的开关信号,使得测试电流和所述测试电流参考信号相符;
在所述储能模块控制器中,通过所述调制信号和开关信号的生成方式,得到所述两个待测储能模块组的开关信号,使得所述两个待测储能模块组内的各个储能模块的直流侧电压和电池簇荷电状态与实际储能模块相符。
与现有技术相比,本发明实施例至少具有如下的一种有益效果:
本发明实施例中的基于对称模块组的高压直挂储能模块测试系统和控制方法,基于测试电路和控制电路实现对实际储能模块电流、电压和电池簇荷电状态等工况的复现;无需构建完整的储能系统即可实现对多个储能模块的同时测试,降低测试成本,提高测试效率,体现了高效、节能的设计目标。
本发明实施例中的基于对称模块组的高压直挂储能模块测试系统和控制方法,采用符合实际运行工况的测试系统和控制方法,能够使得被测储能模块组模块的电流、电压和电池簇荷电状态等工况与实际相符,对吸收、释放有功或无功的工况进行高精度测试。
本发明实施例中的基于对称模块组的高压直挂储能模块测试系统,采用级联H桥结构的电流发生器配合滤波器,可以在满足测试电流谐波要求的同时降低电流发生器的开关频率,从而提高测试电路的使用寿命。
本发明实施例中的基于对称模块组的高压直挂储能模块测试系统,采用外部反向串联的待测储能模块组,实现了端口电压的抵消和测试电路的功率循环,降低了对电流发生器供电系统的电压和功率要求,具有节能环保的特点。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1为本发明一优选实施例中的基于对称模块组的高压直挂储能模块测试系统的框架结构图;
图2为本发明一优选实施例中的基于对称模块组的高压直挂储能模块测试电路中待测储能模块的拓扑结构示意图;
图3为本发明一优选实施例中的基于对称模块组的高压直挂储能模块测试电路的电流控制器控制框图;
图4为本发明一优选实施例中所提供的基于对称模块组的高压直挂储能模块测试电路的储能模块控制器控制框图;
图中,1-电流发生器;2-第一待测储能模块组;3-第二待测储能模块组;4-滤波器;5-电流控制器;6-储能模块控制器;7-高压直挂式储能系统参数模型。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示,为本发明一实施例中的基于对称模块组的高压直挂储能模块测试系统的框架结构图,包括测试电路和控制电路。其中,测试电路包括电流发生器1、待测储能模块组和滤波器4。两个待测储能模块组,为测试对象,接收符合实际高压直挂式储能系统对偶运行工况的测试电流和开关信号进行测试;电流发生器1,用于生成两个待测储能模块组的测试电流;滤波器4,与两个待测储能模块组和电流发生器1相连构成闭合回路,用于降低测试电流谐波含量;
控制电路包括电流控制器5、储能模块控制器6和高压直挂式储能系统参数模型7。高压直挂式储能系统参数模型7,用于根据实际高压直挂式储能系统参数和运行参数,生成电流控制器5需要的测试电流参考信号,以及储能模块控制器6需要的测试电流参考信号和调制电压参考信号;
电流控制器5,用于接收电流发生器1生成的测试电流采样信号和测试电流参考信号,通过调制信号和开关信号的生成方式,生成电流发生器1的开关信号,控制电流发生器1生成的测试电流与测试电流参考信号相符;
储能模块控制器6,用于接收两个待测储能模块组内的各个储能模块输出的荷电状态信号、测试电流参考信号和调制电压参考信号,通过调制信号和开关信号的生成方式,生成两个待测储能模块组的开关信号,控制两个待测储能模块组内的各个储能模块的直流侧电压和电池簇荷电状态与实际高压直挂式储能系统储能模块的直流侧电压和电池簇荷电状态相符。
本实施例针对现有技术中的缺陷,通过对称模块组的反向串联配置,抵消了模块组的端口电压,实现了测试电流的低损耗循环;通过电流发生器补偿测试系统回路能量损耗,并采用电流控制器、储能模块控制器以及相应的控制方法,提高了电压、电流的模拟精度。
本发明的一个优选实施例中,提供待测储能模块组的优选结构。两个待测储能模块组的内部均包括若干个正向串联的储能模块;外部通过反向串联方式进行连接。为了便于区分,将两个待测储能模块组分别命名为第一待测储能模块组2和第二待测储能模块组3。外部反向串联方式为:第一待测储能模块组2内部的第一个储能模块正极与第二待测储能模块组3内部的第一个储能模块正极通过电流发生器1相连;第一待测储能模块组2内部的最后一个储能模块负极与第二待测储能模块组3内部的最后一个储能模块负极相连,构成闭合回路。
本实施例中,反向串联的待测储能模块组实现了端口电压的抵消和测试电路的功率循环,降低了对电流发生器供电系统的电压和功率要求。
如图2所示,为本发明一优选实施例中的储能模块的拓扑结构。具体的,储能模块至少包括H桥电路,直流侧电容,直流侧电感,电池簇以及电池管理单元。H桥电路和直流侧电容、电池簇为并联连接;直流侧电感串联于直流侧电容和电池簇之间;电池簇由大量电池单体通过串联和并联组成;所述电池管理单元用于监测所述电池簇电压、温度和荷电状态等信息,并向所述储能模块控制器传输电池簇荷电状态信号。
当然,在其他实施例中,储能模块并不限于图2中(1)、(2)和(3)所示的电路拓扑结构。
本发明的一优选实施例中,第一待测储能模块组和第二待测储能模块组分别同时模拟高压直挂式储能模块的两种对偶工况,对偶工况指两个待测储能模块组分别处于以下工况:吸收有功功率P和释放有功功率P,或吸收无功功率Q和释放无功功率Q,或同时吸收有功功率P无功功率Q和释放有功功率P无功功率Q。
上述实施例,模拟上述两种对偶工况可实现对储能模块组的同时测试,因而提高了测试系统的测试效率,并实现了测试电流在测试电路中的低损耗循环。
本发明的一优选实施例中,提供电流发生器1的优选结构。具体的,电流发生器1包括级联H桥及其供电单元;级联H桥包括若干个正向串联的H桥电路,H桥电路的供电单元为直流电压源,或由变压器和整流电路组成的直流电压供电单元。
本发明一优选实施例中,滤波器4采用包括但不限于L型,LC型和LCL型滤波器。
需要说明的是,滤波器4在不改变电流发生器和两个待测储能模块组的连接方式的前提下可以任意调整其在电路中的位置。
上述实施例中,级联H桥结构的电流发生器配合滤波器可以在满足测试电流谐波要求的同时降低电流发生器的开关频率,从而提高测试电路的使用寿命。
本发明一优选实施例中,提供高压直挂式储能系统参数模型的运行过程。具体的,高压直挂式储能系统参数模型7通过给定的系统参数:网侧电压峰值Ug,工频角频率ω,桥臂等效电感Lf,桥臂等效电阻Rf;运行参数:有功功率指令P和无功功率指令Q,利用理论分析公式计算生成测试电流参考信号it *和调制电压参考信号um *:
如图3所示,为本发明一优选实施例中的电流控制器5控制框图。电流控制器5接收测试电流参考信号it *和测试电流采样信号it后,将it *和it的差值输入比例积分谐振或比例谐振控制器中,并将控制器输出叠加补偿信号ucom,抵消第一待测储能模块组2和第二待测储能模块组3的端口电压对电流控制环的干扰,得到调制电压um.i,最后经过载波移相或载波层叠调制得到电流发生器1中级联H桥的开关信号。
具体地,
其中,Δi为测试电流参考信号it *和测试电流采样信号it之差,um.i1为采用比例积分谐振控制器时的调制电压,um.i2为采用比例谐振控制器时的调制电压,kp为比例控制系数,ki为积分控制系数,krj,j=1,2,…N为j倍基频下的谐振控制系数,ωj,j=1,2,…N为电流j倍基频频率,ucom为补偿信号。
如图4所示,为本发明一优选实施例中储能模块控制器6控制框图。储能模块控制器6接收测试电流参考信号it *和调制电压参考信号um *,以及两个待测储能模块组的荷电状态soc1和soc2后,it *、soc1和soc2分别经荷电状态控制,得到补偿电压uc.u1和uc.u2,叠加调制电压参考信号um *后得到调制电压um.u1和um.u2,最后经过载波移相或载波层叠调制分别得到两个待测储能模块组的开关信号。
具体地,
其中,it *为测试电流参考信号,soc1为第一待测储能模块组2内储能模块电池簇荷电状态,为第一待测储能模块组2内储能模块电池簇荷电状态平均值,ksoc1为第一荷电状态控制比例系数,soc2为第二待测储能模块组3内储能模块电池簇荷电状态,/>为第二待测储能模块组3内储能模块电池簇荷电状态平均值,ksoc2为第二荷电状态控制比例系数,um.u1为第一待测储能模块组2调制电压信号,uc.u1为第一待测储能模块组2荷电状态控制补偿信号,um*为调制电压参考信号,um.u2为第二待测储能模块组3调制电压信号,uc.u2为第二待测储能模块组3荷电状态控制补偿信号。
进一步的,荷电状态控制为实际高压直挂式储能系统使用的荷电状态相内均衡控制方法;
进一步的,载波移相调制,指将调制信号与n个幅值相同,相位分别相差2π/n或π/n的三角载波比较,得到n个H桥电路的开关信号;载波层叠调制,指将调制信号与n个相位相同,幅值分别相差2/n的三角载波比较,得到n个H桥电路的开关信号。
基于相同的发明构思,本发明其他实施例中,提供一种基于对称模块组的高压直挂储能模块测试电路的控制方法,包括:
S1、选择实际高压直挂式储能系统参数和运行参数输入高压直挂式储能系统参数模型7,生成测试电流参考信号it *和调制电压参考信号um *,将测试电流参考信号it *输出至电流控制器5和储能模块控制器6,将调制电压参考信号um *输出至储能模块控制器6;
S2、采样测试电流,并将测试电流采样信号it输出至电流控制器5;
S3、通过两个待测储能模块组内储能模块的电池管理系统,得到两个待测储能模块组的荷电状态soc1和soc2,并将荷电状态soc1和soc2输出至储能模块控制器6;
S4、在电流控制器5中,通过调制信号和开关信号的生成方式,得到电流发生器1的开关信号,使得测试电流和测试电流参考信号it *相符;
S5、在储能模块控制器6中,通过调制信号和开关信号的生成方式,得到两个待测储能模块组的开关信号,使得两个待测储能模块组内的各个储能模块的直流侧电压和电池簇荷电状态与实际储能模块相符。
进一步地,S4和S5中的各计算步骤通过包含数字信号处理器或现场可编程逻辑门阵列在内的芯片、运算电路或软件实现。
上述实施例中的控制方法,能够使得待测储能模块组的电流、电压和电池簇荷电状态等工况与实际相符,对吸收、释放有功或无功的工况进行高精度测试。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改,这并不影响本发明的实质内容。上述各优选特征在互不冲突的情况下,可以任意组合使用。
Claims (10)
1.一种基于对称模块组的高压直挂储能模块测试系统,其特征在于,包括测试电路和控制电路;其中,
所述测试电路,包括:
两个待测储能模块组,为测试对象,接收符合实际高压直挂式储能系统对偶运行工况的测试电流和开关信号进行测试;
电流发生器,用于生成两个所述待测储能模块组的所述测试电流;
滤波器,与两个所述待测储能模块组和所述电流发生器相连构成闭合回路,用于降低所述测试电流谐波含量;
所述控制电路,包括:
高压直挂式储能系统参数模型,用于根据实际高压直挂式储能系统参数和运行参数,生成测试电流参考信号和调制电压参考信号;
电流控制器,用于接收所述测试电流采样信号和所述测试电流参考信号,通过调制信号和开关信号的生成方式,得到所述电流发生器的开关信号,控制所述电流发生器生成的测试电流与所述测试电流参考信号相符;
储能模块控制器,用于接收两个所述待测储能模块组内的各个储能模块输出的荷电状态信号、所述测试电流参考信号和所述调制电压参考信号,通过调制信号和开关信号的生成方式,生成两个所述待测储能模块组的开关信号,控制两个所述待测储能模块组内的各个储能模块的直流侧电压和电池簇荷电状态与实际高压直挂式储能系统储能模块的直流侧电压和电池簇荷电状态相符。
2.根据权利要求1所述的一种基于对称模块组的高压直挂储能模块测试系统,其特征在于,所述待测储能模块组内部包括若干个正向串联的储能模块;两个所述待测储能模块组外部通过反向串联方式进行连接;所述外部反向串联方式,包括:
一个待测储能模块组内部的第一个储能模块正极与另一个待测储能模块组内部的第一个储能模块正极通过所述电流发生器相连;
一个待测储能模块组内部的最后一个储能模块负极与另一个待测储能模块组内部的最后一个储能模块负极相连,构成闭合回路。
3.根据权利要求2所述的一种基于对称模块组的高压直挂储能模块测试系统,其特征在于,所述储能模块包括H桥电路、直流侧电容、直流侧电感、电池簇以及电池管理单元,所述H桥电路和所述直流侧电容、所述电池簇为并联连接;所述直流侧电感串联于所述直流侧电容和所述电池簇之间;所述电池簇包括多个串联和并联的电池单体;所述电池管理单元用于监测所述电池簇电压、温度和荷电状态信息,并向所述储能模块控制器传输电池簇荷电状态信号。
4.根据权利要求1所述的一种基于对称模块组的高压直挂储能模块测试系统,其特征在于,两个所述待测储能模块组分别同时模拟高压直挂式储能模块的两种对偶工况,分别是:吸收有功功率P和释放有功功率P,或吸收无功功率Q和释放无功功率Q,或同时吸收有功功率P无功功率Q和释放有功功率P无功功率Q。
5.根据权利要求1所述的一种基于对称模块组的高压直挂储能模块测试系统,其特征在于,所述电流发生器包括级联H桥及其供电单元;
所述级联H桥包括若干个正向串联的H桥电路,所述H桥电路的供电单元为直流电压源,或由变压器和整流电路组成的直流电压供电单元。
6.根据权利要求1所述的一种基于对称模块组的高压直挂储能模块测试系统,其特征在于,所述滤波器采用L型滤波器、LC型滤波器或LCL型滤波器;所述电流发生器和两个所述待测储能模块组的连接方式固定,所述滤波器设置于所述测试电路的任意位置。
7.根据权利要求1所述的一种基于对称模块组的高压直挂储能模块测试系统,其特征在于,在所述电流控制器中,通过所述调制信号和开关信号的生成方式,得到所述电流发生器的开关信号,包括:
将所述测试电流参考信号和所述测试电流采样信号作差后,通过比例积分谐振控制或比例谐振控制生成所述电流控制器中的调制信号;
通过载波移相调制或载波层叠调制,将所述调制信号调制为所述电流发生器的开关信号。
8.根据权利要求1所述的一种基于对称模块组的高压直挂储能模块测试系统,其特征在于,在所述储能模块控制器中,通过所述调制信号和开关信号的生成方式,得到两个所述待测储能模块组的开关信号,包括:
所述测试电流参考信号和各个所述待测储能模块组输出的荷电状态信号经过荷电状态控制,并叠加所述调制电压参考信号得到调制信号;
通过载波移相调制或载波层叠调制,将所述调制信号调制为所述两个待测储能模块的开关信号。
9.根据权利要求8所述的一种基于对称模块组的高压直挂储能模块测试系统,其特征在于,所述荷电状态控制为实际高压直挂式储能系统使用的荷电状态相内均衡控制方法;
所述载波移相调制,包括:将调制信号与n个幅值相同,相位分别相差2π/n或π/n的三角载波比较,得到n个H桥电路的开关信号;
所述载波层叠调制,包括:将调制信号与n个相位相同,幅值分别相差2/n的三角载波比较,得到n个H桥电路的开关信号。
10.一种基于对称模块组的高压直挂储能模块测试电路控制方法,其特征在于,采用权利要求1-9任一项所述的基于对称模块组的高压直挂储能模块测试系统,包括:
通过给定系统参数:网侧电压峰值Ug,工频角频率ω,桥臂等效电感Lf,桥臂等效电阻Rf;运行参数:有功功率指令P和无功功率指令Q,在所述高压直挂式储能系统参数模型中,利用理论分析公式计算生成测试电流参考信号it *和调制电压参考信号um *:
将所述测试电流参考信号it *输出至电流控制器和储能模块控制器,将所述调制电压参考信号um *输出至所述储能模块控制器;
采样测试电流,并将测试电流采样信号输出至所述电流控制器;
通过两个待测储能模块组的电池管理单元,得到两个所述待测储能模块组电池簇的荷电状态,并将荷电状态输出至所述储能模块控制器;
在所述电流控制器中,通过所述调制信号和开关信号的生成方式,得到所述电流发生器的开关信号,使得测试电流和所述测试电流参考信号it *相符;
在所述储能模块控制器中,通过所述调制信号和开关信号的生成方式,得到所述两个待测储能模块组的开关信号,使得所述两个待测储能模块组内的各个储能模块的直流侧电压和电池簇荷电状态与实际储能模块相符。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117872194A (zh) * | 2024-03-11 | 2024-04-12 | 西安奇点能源股份有限公司 | 一种基于h桥的储能系统中绝缘阻抗、故障电池组以及短路电池包的检测方法 |
CN118017575A (zh) * | 2024-04-08 | 2024-05-10 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 级联型高压直挂储能系统的调试电路及方法 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109324243A (zh) * | 2018-09-06 | 2019-02-12 | 上海交通大学 | 一种级联型变流器子模块的工况模拟测试系统及测试方法 |
CN109709363A (zh) * | 2019-01-29 | 2019-05-03 | 上海交通大学 | 级联型变流器多子模块多工况模拟装置的控制方法及系统 |
CN112769122A (zh) * | 2021-01-19 | 2021-05-07 | 国海峰 | 一种电压补偿式储能系统充放电测试装置 |
CN114884312A (zh) * | 2022-02-22 | 2022-08-09 | 上海交通大学 | 高压直挂电池储能系统及参数设计方法 |
CN114977747A (zh) * | 2022-06-21 | 2022-08-30 | 上海交通大学 | 一种谐振滤波器、级联型变流器子模块测试电路及控制 |
CN114994444A (zh) * | 2022-06-27 | 2022-09-02 | 西安西电电力系统有限公司 | 级联储能功率模组的对拖测试系统及方法 |
CN115128317A (zh) * | 2022-06-21 | 2022-09-30 | 上海交通大学 | 级联结构电流发生器、变流器子模块测试电路和控制系统 |
CN115932601A (zh) * | 2022-12-27 | 2023-04-07 | 广州智光储能科技有限公司 | 高压直挂储能装备的储能子模块测试系统、测试方法 |
-
2023
- 2023-11-28 CN CN202311605569.6A patent/CN117630668A/zh active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109324243A (zh) * | 2018-09-06 | 2019-02-12 | 上海交通大学 | 一种级联型变流器子模块的工况模拟测试系统及测试方法 |
CN109709363A (zh) * | 2019-01-29 | 2019-05-03 | 上海交通大学 | 级联型变流器多子模块多工况模拟装置的控制方法及系统 |
CN112769122A (zh) * | 2021-01-19 | 2021-05-07 | 国海峰 | 一种电压补偿式储能系统充放电测试装置 |
CN114884312A (zh) * | 2022-02-22 | 2022-08-09 | 上海交通大学 | 高压直挂电池储能系统及参数设计方法 |
CN114977747A (zh) * | 2022-06-21 | 2022-08-30 | 上海交通大学 | 一种谐振滤波器、级联型变流器子模块测试电路及控制 |
CN115128317A (zh) * | 2022-06-21 | 2022-09-30 | 上海交通大学 | 级联结构电流发生器、变流器子模块测试电路和控制系统 |
CN114994444A (zh) * | 2022-06-27 | 2022-09-02 | 西安西电电力系统有限公司 | 级联储能功率模组的对拖测试系统及方法 |
CN115932601A (zh) * | 2022-12-27 | 2023-04-07 | 广州智光储能科技有限公司 | 高压直挂储能装备的储能子模块测试系统、测试方法 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117872194A (zh) * | 2024-03-11 | 2024-04-12 | 西安奇点能源股份有限公司 | 一种基于h桥的储能系统中绝缘阻抗、故障电池组以及短路电池包的检测方法 |
CN117872194B (zh) * | 2024-03-11 | 2024-05-14 | 西安奇点能源股份有限公司 | 一种基于h桥的储能系统中绝缘阻抗、故障电池组以及短路电池包的检测方法 |
CN118017575A (zh) * | 2024-04-08 | 2024-05-10 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 级联型高压直挂储能系统的调试电路及方法 |
CN118017575B (zh) * | 2024-04-08 | 2024-06-11 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 级联型高压直挂储能系统的调试电路及方法 |
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