基于储能变流器的储能电池SOC均衡系统的制作方法

本实用新型属于电池储能领域，涉及一种基于储能变流器的储能电池soc均衡系统。

背景技术：

电池储能系统soc均衡问题，现有的解决方案主要包括：

人工校正：将soc失衡的电池从储能系统中切除，利用专用设备对该电池单独充电或放电以调整其soc值。然而，人工校正费时费力，而且不能在线调整，造成储能系统容量长时间损失。

两级式：能量转换系统由dc/dc变换器和储能变流器组成。每个电池先经过一级dc/dc变换装置，dc/dc变换装置输出端串联或并联之后汇入直流母线，然后直流母线再接储能变流器。dc/dc变换装置采用集中控制，当某一电池soc失衡时，其dc/dc变换装置根据控制策略调整输出功率，即可调整其soc值，达到soc均衡的目的。然而，两级式电能变换系统主要有两个缺陷，一是增加了系统损耗，降低系统效率；二是增加了系统成本，这是因为增加的一级dc/dc变换装置功率为其对应电池子系统的全功率，其成本很高，损耗不可忽视。

多级串联式应用：多用于h桥式高压储能变流器，每一个电池连接一级h桥，通过调整各h桥调制波以实现各h桥输出功率，最终达到调整各电池soc的目的。然而，h桥级联式储能变流器结构复杂、对电池绝缘性能要求很高，每一级需要有相对独立的控制器，整机控制逻辑复杂，多用于高压系统，其结构决定了部分h桥对应的电池子系统对地需承受很高电压，给电池制造带来难度。

采用独立的soc均衡装置：在二个串联的电池之间配置一个具有能量转移功能的装置，用于二个电池之间的能量转移，从而实现电池soc均衡。然而，系统独立的soc均衡装置：使得系统节点增多，构成复杂，成本增加。

技术实现要素：

为了解决现有均衡方式导致的系统容量长时间损失、系统损耗大、控制复杂及构成复杂的问题，本实用新型提出如下技术方案：一种基于储能变流器的储能电池soc均衡系统，包括储能电池、储能变流器、三相交流供电系统及均衡元件，两个串联的储能电池组成的电池系统，电池系统的正极与储能变流器的正极连接，电池系统的负极与储能变流器的负极连接，所述储能变流器的三相交流输出通过电网相线与三相交流供电系统连接，三相交流供电系统的中性点输出电网中性线，两个串联电池的中点输出电池串联中点线，所述电网中性线与电池串联中点线通过均衡元件连接。

进一步的，均衡元件包括一个或多个器件，所述的器件包括电感、电阻、保护器件或开关器件。

有益效果：本实用新型的soc均衡方式，拓扑简单、可靠，成本低，易于实现，构成简单。soc均衡控制更为简单，调整储能变流器的交流输出电压即可，不会导致系统容量长时间损失和控制复杂。soc均衡功能集成于储能变流内部，可以形成一种新的储能变流器。利用变流器自身的器件，无需额外的电能变换装置，且系统均衡效率高。

附图说明

图1是均衡系统的结构框图。

具体实施方式

实施例1：如图1所示，一种基于储能变流器的储能电池soc均衡系统，包括储能电池、储能变流器、三相交流供电系统及均衡元件，两个串联的储能电池组成的电池系统，电池系统的正极与储能变流器的正极连接，电池系统的负极与储能变流器的负极连接，所述储能变流器的三相交流输出通过电网相线与三相交流供电系统连接，三相交流供电系统的中性点输出电网中性线，两个串联电池的中点输出电池串联中点线，所述电网中性线与电池串联中点线通过均衡元件连接。进一步的，均衡元件包括一个或多个器件，所述的器件包括电感、电阻、保护器件或开关器件。

上述均衡系统的soc均衡控制方法是：储能变流器的交流输出与电池之间建立一个均衡通路，通过调整储能变流器的交流输出电压，使三相交流供电系统的中性点、两个串联的储能电池的中点、均衡元件组成的均衡通路中产生脉动直流电流，脉动直流电流作为均衡电流，使得串联的二个电池间产生额外的功率差值，实现二个电池之间的soc均衡。，调节均衡电流的大小而控制二个串联电池间的额外功率差值的大小，改变均衡电流方向而改变额外功率差值的正负，功率差值通过时间累积形成电池soc的差值，储能变流器根据二个串联电池的soc值的大小，调节均衡电流的大小和方向实现二个串联电池间的soc均衡。

实施例2：一种基于储能变流器的储能电池soc均衡方法，将二个串联电池的正极和负极分别与储能变流器的正极和负极相连接，将储能变流器的三相交流输出与三相供电系统相连接，将电池的中点与供电系统的中性点通过均衡元件相连接(均衡通路)，如图1所示。均衡元件包括一个或多个器件，如电感、电阻、保护器件或开关器件等。

储能变流器的soc均衡控制策略：该控制策略旨在通过调整变流器的交流输出电压，使所描述的均衡通路中产生脉动直流电流即均衡电流，此电流使得串联的二个电池之间产生额外的功率差值(不同于二个电池因电压不同而产生的功率差值)，即可实现二个电池之间的soc均衡。

本实用新型实现的基本原理在于：利用供电系统中性点，在储能变流器的交流输出与电池之间建立一个均衡通路，储能变流器通过控制策略算法可改变均衡通路中的均衡电流大小与方向。调节均衡电流的大小即可控制二个电池之间额外功率差值的大小，改变均衡电流方向即可改变额外功率差值的正负，功率差值通过时间累积即是能量差值，也就是电池soc的差值。这样，储能变流器根据二个电池soc值的大小，通过调节均衡电流的大小和方向即可实现二个电池之间的soc均衡。

以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造披露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。

技术特征：

1.一种基于储能变流器的储能电池soc均衡系统，其特征在于，包括储能电池、储能变流器、三相交流供电系统及均衡元件，两个串联的储能电池组成的电池系统，电池系统的正极与储能变流器的正极连接，电池系统的负极与储能变流器的负极连接，所述储能变流器的三相交流输出通过电网相线与三相交流供电系统连接，三相交流供电系统的中性点输出电网中性线，两个串联电池的中点输出电池串联中点线，所述电网中性线与电池串联中点线通过均衡元件连接。

2.如权利要求1所述的基于储能变流器的储能电池soc均衡系统，其特征在于，均衡元件包括一个或多个器件，所述的器件包括电感、电阻、保护器件或开关器件。

技术总结
基于储能变流器的储能电池SOC均衡系统，属于电池储能领域，用于解决现有均衡方式导致的系统容量长时间损失、系统损耗大、控制复杂及构成复杂的问题，要点是三相交流供电系统的中性点输出电网中性线，两个串联电池的中点输出电池串联中点线，所述电网中性线与电池串联中点线通过均衡元件连接，效果是拓扑简单、可靠，成本低，易于实现。

技术研发人员：李战宝;王文举;姜修远
受保护的技术使用者：大连融慧能源科技有限公司
技术研发日：2019.12.04
技术公布日：2020.07.24