一种基于阵列式模块控制的电池能量路由器的制作方法

本发明属于新能源互联网领域，具体涉及一种基于阵列式模块控制的电池能量路由器。
背景技术：
：近年来储能系统在新能源发电、电力市场等领域应用越来越广泛；储能系统一般由多个电池串并联组成，当单个电池包出现损坏时，会影响整个储能系统的使用；并且，按照传统电池连接方式，实现电池包切除与替换比较困难；因此，本发明提出一种基于阵列式模块控制的电池能量路由器，针对电池能量路由器中储能设备的接入提供一种端口，能实现储能系统中各电池包的接入与切断控制，同时不影响整个储能系统正常工作，从而提高储能系统的控制灵活度，延长储能系统的整体寿命。技术实现要素：为了实现上述目的，本发明提供一种基于阵列式模块控制的电池能量路由器，包括电池集控器、光伏变换器、并网逆变器、风机逆变器、中央处理器、直流母线和设备接口。所述并网逆变器为dc/ac逆变器，为电网和负荷提供连接端口；所述电池集控器由电池控制模块和双向dc/dc变换器组成，为储能设备提供连接端口；所述光伏变换器为单向dc/dc变换器，为光伏发电机提供连接端口；所述风机逆变器为dc/ac逆变器，为风力发电机提供连接端口。所述电池集控器、光伏变换器、并网逆变器、风机逆变器等设备并联于直流母线。所述中央处理器对所述的电池集控器、并网逆变器、风机逆变器、光伏变换器通信及发送调度指令，实现对所述的电池能量路由器的控制。其中，储能设备连接端口包含多个电池接口；每个电池接口都由一个电池控制模块提供；多个电池控制模块串联接入一个双向dc/dc变换器；多个双向dc/dc变换器并联后接入能量路由器直流母线上。所述电池集控器包括双向dc/dc变换器、电力电子开关、电池控制模块；其中，每个双向dc/dc变换器正极接有一个开关，控制电池簇是否接入；所述电池控制模块主要由电力电子开关组成：电池正极接口与负极接口各连一个开关，控制电池是否接入；正极开关与负极开关未接电池的另一端并联于一个开关的两端，控制电池是否短接。上述对电池能量路由器的控制，其中包括对电池集控器的控制，即对电池包的接入与切换控制；具体控制策略与控制方法如下：第一步，电池包接入能量路由器，即闭合对应的电池控制模块中正极与负极接口处开关，断开正极与负极间开关；第二步，判断是否存在异常电池包，即找出需要切除的电池包，具体方法如下：ri,end-ri＝ξi式中：i＝1,2,3,...为电池包编号；ri,end为第i个电池包寿命结束时对应的电池内阻；ri第i个电池包当前的电池内阻；ξi为第i个电池包异常评估参数；若ξi＞0，则该电池包为正常电池包；若ξi≤0，则该电池包为异常电池包；第三步，电池包处理，正常电池包继续工作，异常电池包立即切除；切除异常电池包，即断开对应的电池控制模块中正极与负极接口处开关，闭合正极与负极间开关。附图说明图1为本发明实施例总电路拓扑图；图2为本发明实施例储能设备端口示意图；图3为本发明电池控制模块电路结构示意图。具体实施方式结合附图和实施例对本发明进一步说明：一种基于阵列式模块控制的电池能量路由器，包括电池集控器、光伏变换器、并网逆变器、风机逆变器、中央处理器、直流母线和设备接口；电池集控器、光伏变换器、并网逆变器、风机逆变器并联于直流母线；中央处理器对所述的电池集控器、并网逆变器、风机逆变器、光伏变换器通信及发送调度指令，实现对所述的电池能量路由器的控制。本发明将以一个家庭式能量路由器为例；该路由器提供300v～800v的储能设备连接口，提供300v～500v光伏设备接口，提供300v～500v风机设备接口和380v的并网连接口；图1为本发明实施例电路拓扑图，如图所示，每个电池控制模块串联接入一个双向dc/dc；三个dc/dc并联再接入直流母线，编号分别为dc1、dc2、dc3；每个双向dc/dc正极接有一个开关，控制电池簇是否接入；这9个电池控制模块为储能系统的接入提供9个电池连接端口，编号分别为b1～9，端口排列图如图2所示；端口b1～3由dc1上电池控制模块提供，端口b4～6由dc2上电池控制模块提供，端口b7～9由dc3上电池控制模块提供。该能量路由器接入的储能系统是由9个三元锂电电池包组成，工作一年后，接口b1～9对应的电池包内阻如表1所示：表1电池包当前内阻编号b1b2b3b4b5b6b7b8b9内阻(ω)4.234.284.364.304.644.374.254.264.16这些电池包寿命结束时对应内阻如表2所示：表2电池包寿命结束时内阻编号b1b2b3b4b5b6b7b8b9内阻(ω)4.644.644.644.644.644.644.644.644.64如图3所示，电池控制模块主要由电力电子开关组成：电池正极接口与负极接口各连一个开关，控制电池是否接入；正极开关与负极开关未接电池的另一端并联在一个开关的两端，控制电池是否短接。电池能量路由器电池包切换控制策略与控制方法，具体步骤如下：第一步，电池包接入能量路由器，即闭合对应的电池控制模块中正极与负极接口处开关，断开正极与负极间开关；第二步，判断是否存在异常电池包，即找出需要切除的电池包，具体方法如下：ri,end-ri＝ξi式中：i＝1,2,3,...,9为电池包编号；ri,end为第i个电池包寿命结束时对应的电池内阻；ri第i个电池包当前的电池内阻；ξi为第i个电池包异常评估参数；若ξi＞0，则该电池包为正常电池包；若ξi≤0，则该电池包为异常电池包；将表1与表2数据带入测得b5接口处的电池包为异常电池包；第三步，切除b5处电池包，即断开b5的电池控制模块中正极与负极接口处开关，闭合正极与负极间开关。上述实施案例仅为本发明较佳案例，便于本
技术领域：
的技术人员理解本发明，并不是限定保护范围。本领域的技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，但不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，应均属于本发明保护范围之内。当前第1页12