微电网中电池管理系统设计

发布时间：2020-04-09 20:14

【摘要】：在全球能源危机愈演愈烈,环境状况每况日下、不可再生资源匾乏等问题的影响下,新能源及可再生能源(如太阳能、风能、水能等)的分布式发电的研究及其开发利用将得到了极大地促进,尤其是分布式智能微电网发电技术会得到了快速发展的机遇。通过微电网技术的应用可以保证对新能源发电系统输出的良好控制,保证其供电的可靠性与灵活性。微电网中储能供电站的作用是用于增强系统的惯性,来保证微电网发电系统的系统供电质量,进而保障了用户侧用电的可靠性与灵活性。电池组作为微电网中的储能装置,保障其安全,可靠,高效变得尤为重要。然而,锂电池对过压和欠压非常的敏感,如果电池管理不当,将会严重缩短电池的使用寿命,甚至发生电池燃烧或爆炸等严重事故,所以在微电网的储能系统中使用铿离子电池时,要配置电池管理系统对电池进行管理,保证生产过程安全,延长电池使用寿命,降低建设维护微电网的成本。对微电网中电池管理技术的研究,不仅对于相关技术书评的提升具有重要意义,还能应用于实践,为人们的生产、工作和生活提供方便。因此,本文的研究具有一定实践意义。鉴于此,本文基于单片机系统,开发并设计了一款电池管理系统(BMS)。第一,详细介绍了微电网、储能系统、BMS系统以及微电网能量管理的研究现状,指出设计电池管理系统的必要性,明确本设计的研究目的和方法。第二,对微电网电池管理系统中的关键技术进行详细说明,包括微电网系统架构、电池管理系统中的电压测量和电池均衡技术,对电池常用的SOC估算方法进行对比分析,并对影响电池SOC估算的因素以及微电网对电池SOC估算的要求进行阐述,明确本设计实现的关键技术和要求。第三,对BMS的硬件电路进行设计,提出了以STC89C52单片机作为控制器的设计方案,并对供电电路、菜蔬电路、参数采集电路、显示模块、均衡电路、保护及报警电路等关键模块的设计进行详细阐述。第四,按照模块化设计的思路,并以设计的硬件电路为基础,对BMS的软件程序进行设计,包括软件主程序、采样模块子程序、SOC估算程序、均衡管理程序、保护及报警电路程序、显示模块程序等重点模块。最后,并进行软硬件联合调试,通过采样实验对本文提出的微电网电池管理系统的功能和性能进行分析,并通过均衡实验对电池管理的均衡效果进行验证。通过实验验证本文设计的电池管理系统是否能够准确,安全,可靠的运行。本文设计的微电网电池管理系统,能够对电池组进行管理,能够采集电池单体电压以及总电压,电流,温度,能够估算电池的荷电状态(SOC),能够通过LED显示电路直接显示出电池组的剩余电量的数值,并且能够对电池组中的电池单体进行均衡管理并能对电池组进行保护。通过对实验数据进行分析和统计发现,本文设计的BMS系统能够满足精度以及功能的要求,可以保证电池组高效安全运行,达到预期目标。本设计对于相关技术的发展以及实际的应用都具有一定的推动作用。
【图文】：

架构图,网系统,架构,储能系统

图 2-1 微电网系统架构Fig. 2-1 Microgrid system architecture针对储能系统而言，增加 BMS 可以在任意时刻获取电池相关数据同时可以保护电池。在本文里面所设计储能系统设计 PCSH、蓄电池以及 BMS 等方面。上图 2-1 即关于储统整体构架。所谓蓄电池即是将能量予以存储的地方。其中 PCS 即是整流逆变作用以确电池纳入微电网里面，其次是针对电池起到监控作用的 BMS。之所以选择蓄电池其寿命一般铅酸蓄电池要长，其实在电容量以及使用成本方面均有优势。鉴于电池制造工艺以境等方面存在差异，以及在电池内阻以及容量方面的差异点会导致电池在使用时候会呈越来越多差异。那么最终结果便是电池充电过盛以及会导致电池寿命受到损害，极短情会引发爆炸安全隐患。因此，BMS 里面十分关键的部分便是针对故障进行实时检测以及状态监控。针对微电网而言一般可以采取网运行以及并网运行两种方式，同时可以随意切换并网离网两种方式。针对储能系统其在微电网里面有着不同运行模式时候所呈现出来的具体也具有诸多不同。当处于离网状态下，鉴于可再生能源自身往往存在供电质量不稳定且性等特征，那么便需要将储能系统纳入整个微电网处于离线状态下电压支撑进而保证整电过程稳定性。当处于并网状态下，鉴于配电网能够予以电压支撑，，换言之在此部分不

原理图,连接电路,电池

电池管理系统，在整个储能系统里面除了池以及监控电池作用。BMS 在功能方面呈 SOC 和均衡电池等内容。针对整个 BMS单体电压。如下便是针对此内容予以研究。电池电压来进行测量所设计方法主要有差某个公共参考点，并借助按照顺序来进行接电路原理图参见下图 2-2 所示。U1为节Un-1。针对此测量方法具备测量方便以及电进行累计以及无法消除。如若被测单体数电池数量以及较高精度要求领域难以使用便是借助两独立点电位差进而获取电压结因此在测量精度方面高以及具备较强抗干求领域此方法较为适用。
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM732

【参考文献】