儲(chǔ)能電池的荷電狀態(tài)控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種儲(chǔ)能電池的荷電狀態(tài)控制方法，首先計(jì)算儲(chǔ)能電池的SOC設(shè)定值SOCref和儲(chǔ)能電池的當(dāng)前SOC狀態(tài)值SOCbat的差值ΔSOC，同時(shí)將SOCbat輸入濾波時(shí)間常數(shù)控制模塊得到濾波時(shí)間常數(shù)τ，將ΔSOC經(jīng)過死區(qū)控制模塊、PI控制器得到控制量PSOC，將控制量PSOC通過濾波時(shí)間常數(shù)為τ的低通濾波器得到SOC控制的功率量Pbat，將功率量Pbat與儲(chǔ)能電池的給定功率Pref疊加后采用限幅模塊進(jìn)行限幅，得到儲(chǔ)能電池的實(shí)際給定功率本發(fā)明方法通過對(duì)儲(chǔ)能電池的荷電狀態(tài)進(jìn)行有效控制，既能保證波動(dòng)平抑效果，又能提高電池的使用壽命。
【專利說明】儲(chǔ)能電池的荷電狀態(tài)控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于儲(chǔ)能電池控制【技術(shù)領(lǐng)域】，更為具體地講，涉及一種儲(chǔ)能電池的荷電狀 態(tài)控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在風(fēng)力發(fā)電/光伏發(fā)電系統(tǒng)中，由于風(fēng)速/光照的隨機(jī)性和波動(dòng)性，導(dǎo)致其輸出功 率也存在隨機(jī)性和波動(dòng)性的特點(diǎn)。大規(guī)模的新能源并網(wǎng)發(fā)電會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)的頻率和電壓發(fā)生 改變，從而影響電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在風(fēng)電場(chǎng)或光伏電站的出口處配置一定容量的儲(chǔ)能 電池，利用儲(chǔ)能電池的快速充放電特性，平抑其輸出功率波動(dòng)，是一種有效的解決辦法。
[0003] 儲(chǔ)能系統(tǒng)在平抑風(fēng)光功率波動(dòng)的同時(shí)，需要對(duì)儲(chǔ)能電池的荷電狀態(tài)（State of Charge，S0C)進(jìn)行管理。文獻(xiàn)"李霄，胡長生，劉昌金，等.基于超級(jí)電容儲(chǔ)能的風(fēng)電場(chǎng)功 率調(diào)節(jié)系統(tǒng)建模與控制[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2009, 33(9) :86-90"和"劉霞，江全元.風(fēng) 光儲(chǔ)混合系統(tǒng)的協(xié)調(diào)優(yōu)化控制[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2012, 36(14) :95-100"針對(duì)電池/超 級(jí)電容采用基于荷電狀態(tài)反饋的S0C限制策略，當(dāng)S0C過大時(shí)，限制充電，當(dāng)S0C過小時(shí)，限 制放電；但是該策略沒有實(shí)現(xiàn)S0C的調(diào)節(jié)，當(dāng)S0C接近邊界時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)將失去波動(dòng)平抑能 力。
[0004] 文獻(xiàn)"丁明，吳建鋒，朱承治，等.具備荷電狀態(tài)調(diào)節(jié)功能的儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)時(shí)平滑 控制策略[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2013, 33 (1) : 22-29"和"張野，郭力，賈宏杰，等.基 于平滑控制的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)能量管理方法[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2012,36(16):36-41"根 據(jù)S0C反饋狀態(tài)，直接疊加充放電功率；當(dāng)S0C過小時(shí)，給儲(chǔ)能系統(tǒng)功率給定上疊加一個(gè)充 電功率，當(dāng)S0C過大時(shí)，給儲(chǔ)能系統(tǒng)功率給定上疊加一個(gè)放電功率，從而實(shí)現(xiàn)S0C的控制。該 方法可以有效地實(shí)現(xiàn)S0C的調(diào)節(jié)，但是會(huì)影響波動(dòng)平抑的效果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種儲(chǔ)能電池的荷電狀態(tài)控制方 法，通過對(duì)風(fēng)儲(chǔ)/光儲(chǔ)系統(tǒng)中的儲(chǔ)能電池的荷電狀態(tài)進(jìn)行閉環(huán)控制，能夠保證波動(dòng)平抑效 果并提高儲(chǔ)能電池的使用壽命。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明儲(chǔ)能電池的荷電狀態(tài)控制方法包括以下步驟：
[0007] S1 :將儲(chǔ)能電池的S0C設(shè)定值S0(；ef和儲(chǔ)能電池的當(dāng)前S0C狀態(tài)值S0Cbat作差得 到八500 = 50(：#-50(；-同時(shí)將50(：1^輸入濾波時(shí)間常數(shù)控制模塊得到濾波時(shí)間常數(shù)1;
[0008] S2 :將步驟S1得到的A S0C輸入死區(qū)控制模塊得到輸出值eSQC ;
[0009] S3 :將步驟S2得到的eS()。輸入PI控制模塊得到控制量Pi ;
[0010] S4 :根據(jù)步驟S2得到的濾波時(shí)間常數(shù)T，對(duì)變?yōu)V波時(shí)間常數(shù)的低通濾波器進(jìn)行設(shè) 置，將控制量PS(K經(jīng)過低通濾波器得到S0C控制的功率量P bat ;
[0011] S5 :將功率量Pbat與儲(chǔ)能電池的給定功率疊加，得到儲(chǔ)能電池的修正給定功率 0：!
[ref '
[0012] S6 :采用限幅模塊根據(jù)修正給定功率和當(dāng)前S0C狀態(tài)值S0Cbat的大小對(duì)修正 給定功率^;?限幅后，得到儲(chǔ)能電池的實(shí)際給定功率。
[0013] 進(jìn)一步地，步驟S1中的濾波時(shí)間常數(shù)控制模塊的控制規(guī)律表達(dá)式為：

【權(quán)利要求】
1. 一種儲(chǔ)能電池的荷電狀態(tài)控制方法，其特征在于，包括以下步驟： 51 :將儲(chǔ)能電池的SOC設(shè)定值SOC,ef和儲(chǔ)能電池的當(dāng)前SOC狀態(tài)值socbat作差得到 ASOC=socMf-socbat，同時(shí)將SOCbat輸入濾波時(shí)間常數(shù)控制模塊得到濾波時(shí)間常數(shù)T; 52 :將步驟S1得到的ASOC輸入死區(qū)控制模塊得到輸出值eS(K ; 53 :將步驟S2得到的eS(K輸入PI控制模塊得到控制量PS(K ; 54 :根據(jù)步驟S2得到的濾波時(shí)間常數(shù)t，對(duì)變?yōu)V波時(shí)間常數(shù)的低通濾波器進(jìn)行設(shè)置， 將控制量PS(K經(jīng)過低通濾波器得到SOC控制的功率量Pbat ; 55 :將功率量Pbat與儲(chǔ)能電池的給定功率PMf疊加，得到儲(chǔ)能電池的修正給定功率〇 ; 56 :采用限幅模塊根據(jù)修正給定功率和當(dāng)前SOC狀態(tài)值SOCbat的大小對(duì)修正給定功 率限幅后，得到儲(chǔ)能電池的實(shí)際給定功率。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的荷電狀態(tài)控制方法，其特征在于，所述步驟S1中的濾波時(shí)間 常數(shù)控制模塊的控制規(guī)律表達(dá)式為：
其中，a、b是預(yù)設(shè)的SOCbat區(qū)間分隔參數(shù)，取值范圍為0 <a<b< 0. 5 ;t^為預(yù)設(shè)的 濾波時(shí)間常數(shù)初始值k2為預(yù)設(shè)的調(diào)節(jié)參數(shù)，且& <k2。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的荷電狀態(tài)控制方法，其特征在于，所述步驟S2中的死區(qū)模塊 的表達(dá)式為：
其中，c2為預(yù)設(shè)的SOC調(diào)節(jié)死區(qū)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的荷電狀態(tài)控制方法，其特征在于，所述步驟S3中的PI控制器 的傳遞函數(shù)GPI(s)為：
其中，Kp為比例參數(shù)，&為積分參數(shù)，s表示拉普拉斯算子。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的荷電狀態(tài)控制方法，其特征在于，所述步驟S4的低通濾波器 的傳遞函數(shù)為：
其中，T為濾波時(shí)間常數(shù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的荷電狀態(tài)控制方法，其特征在于，所述步驟S6中的限幅模塊 的表達(dá)式為：
其中，Ci為功率上限幅時(shí)的SOC，c3為功率下限幅時(shí)的SOC，PH為設(shè)定的限制放電功率 值，P。為設(shè)定的限制充電功率值。
【文檔編號(hào)】H02J3/32GK104410093SQ201410763200
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月11日
【發(fā)明者】李凱, 鄒見效, 鄭宏, 徐紅兵, 楊慧雯 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)