多路径条件下串联储能均衡策略研究
发布时间：2020-12-26 12:35
蓄电池具有能量密度高、储能效果好等优点,应用日益广泛。为了满足电压和容量的要求,蓄电池单体需要多个串联使用,然而每节电池在生产制造过程中不能保证参数的完全一致,这就导致了串联电池组在进行充放电的过程中,个别单体存在过充或者过放的情况,会影响到整个电池组的使用寿命和容量。因此研究安全、可靠、快速、高效的均衡技术对保障储能系统安全、提高单体有效容量、延长循环寿命有重要意义。针对串联储能多路径均衡电路,基于两段式均衡模式,为了充分发挥拓扑结构的特点,提出了带有电感连续储能和连续释能的三段式均衡模式,实现了任意单体、任意两个或三个相邻单体构成的小组以及任意两个非相邻单体构成的小组均可作为释能或储能单元参与均衡的功能,极大地拓展了均衡路径,能够适用于更为复杂的失衡情况。建立了多路径均衡电路的简化模型,详细分析了引入电感连续储能或连续释能环节后,均衡电路的工作模式以及参与连续储能或释能的单体或小组的能量配比关系,研究了占空比对均衡功率、变换效率等均衡性能的影响,并给出临界连续模式下占空比的确定方法。引入电感连续储能和连续释能环节后,均衡路径非常多,在软件的处理上提出了底层均衡动作和顶层均衡策略相结...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
多路径均衡主电路图
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文16t/10-3s采用的电池模型是锂离子电池，电池的标称电压是3.6V，额定容量为2.9Ah，每节电池的内阻设置为1m，电池在标称放电区SOC和开路电压呈线性关系，选取失衡模态时只需改变初始SOC水平一个参数即可，电感L为100μH，回路电阻为100m，开关管频率f为10kHz。为了保证在均衡过程中电池始终工作在标称区，测量标称放电电流下的电池放电曲线如图2-9所示。图2-9标称放电电流下电池模型的放电曲线（1）两段式均衡中奇对偶模式仿真以奇对偶中B5单体对B2单体均衡为例进行仿真，B5单体的SOC设置为90%，B2单体的SOC设置为80%，考虑到电感电流存在续流环节，占空比D设置为0.5，此时电感电流波形如图2-10中a)所示，B5、B2单体均衡过程中SOC的变化情况如图2-10中b)所示。a)电感电流波形图b)B5和B2单体的SOC变化曲线图2-10奇对偶均衡时电感电流与B5、B2单体的SOC根据图2-10可知，均衡过程中B5单体SOC下降，B2单体SOC上升，电感电流处于连续模式下，可以实现单体之间的均衡。>3.43.53.63.73.83.9400.511.522.589.6599489.6599689.6599889.6600.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090.0179.3279.3200279.3200479.32006E/V电池放电容量/Ahi/At/10-3sSOC(%)t/10-3s
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文18对偶奇均衡模式进行仿真分析，其中543三单体构成的小组能量偏高，1号和2号电池单体能量偏低。此时释能单元小组对应的占空比取0.3，1号电池单体对应的占空比为0.3。三单体构成的小组放电电流i1波形、单体B2充电电流i2波形和单体B1充电电流i3波形如图2-12a)所示，电感电压和电流波形如图2-12b)所示。根据图2-12所示，在一个周期内，第一阶段为小组给电感储能，第二阶段为电感释能给低压电池单体B2，第三阶段为电感释能给低压电池单体B1。可以看出电感电流临界连续，验证了电感连续释能的可行性。并且1号和2号单体同时作为储能单元，参与均衡，实现了两个单体构成小组参与均衡的功能，与两段式均衡相比，显现出独有的优势。a)连续释能模式下各段充放电电流b)电感电压和电流波形图2-12电感连续释能模式下充放电电流、电感电压及电流2.5本章小结本章首先对多路径均衡电路拓扑进行了介绍，分析了两段式均衡中存在无法t(10-3s)i1i2i303.43.33.23.1-2-10-4-3-2-101234i(A)0264-8-6-4-2-1004.64.54.44.34321uL(V)iL(A)t(10-3s)
【参考文献】：
期刊论文
[1]双向Buck-Boost型锂电池的主动均衡控制[J]. 王宝锋,焦晨. 单片机与嵌入式系统应用. 2019(11)
[2]储能电池组的均衡性研究[J]. 罗军,牛哲荟,田刚领,张柳丽. 电池. 2019(05)
[3]车用锂离子动力电池组均衡管理系统研究进展[J]. 华旸,周思达,何瑢,崔海港,杨世春. 机械工程学报. 2019(20)
[4]储能发展现状与趋势分析[J]. 刘英军,刘畅,王伟,胡珊,郝木凯,徐玉杰,刘嘉,吴艳. 中外能源. 2017(04)
[5]我国未来储能技术发展探讨[J]. 曾庆捷. 山东电力技术. 2017(03)
[6]新型锂电池组快速无损均衡系统[J]. 袁晓冬,柳丹,李强,刘爱华,宋欣民. 电器与能效管理技术. 2017(05)
[7]新能源战略与国民经济可持续发展[J]. 李璇. 中国集体经济. 2017(05)
[8]动力电池组均衡控制系统的研究进展[J]. 鲁文凡,吕帅帅,倪红军,汪兴兴,李志扬. 电源技术. 2017(01)
[9]基于反激变压器及最优规划的电动汽车动力电池主动均衡研究[J]. 陶剑峰. 机电一体化. 2016(08)
[10]基于SOC的电池均衡控制技术的仿真研究[J]. 梁光胜,付国强,赖程鹏,蒋玮栋. 电源技术. 2016(02)
硕士论文
[1]串联电池组多路径均衡电路研究[D]. 张劲.哈尔滨工业大学 2018
[2]基于直接均衡技术的串联储能电源均衡系统研究[D]. 董青山.哈尔滨工业大学 2017
[3]串联储能系统多单体直接均衡技术的研究[D]. 谭宇.哈尔滨工业大学 2017
本文编号：2939708
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
多路径均衡主电路图
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文16t/10-3s采用的电池模型是锂离子电池，电池的标称电压是3.6V，额定容量为2.9Ah，每节电池的内阻设置为1m，电池在标称放电区SOC和开路电压呈线性关系，选取失衡模态时只需改变初始SOC水平一个参数即可，电感L为100μH，回路电阻为100m，开关管频率f为10kHz。为了保证在均衡过程中电池始终工作在标称区，测量标称放电电流下的电池放电曲线如图2-9所示。图2-9标称放电电流下电池模型的放电曲线（1）两段式均衡中奇对偶模式仿真以奇对偶中B5单体对B2单体均衡为例进行仿真，B5单体的SOC设置为90%，B2单体的SOC设置为80%，考虑到电感电流存在续流环节，占空比D设置为0.5，此时电感电流波形如图2-10中a)所示，B5、B2单体均衡过程中SOC的变化情况如图2-10中b)所示。a)电感电流波形图b)B5和B2单体的SOC变化曲线图2-10奇对偶均衡时电感电流与B5、B2单体的SOC根据图2-10可知，均衡过程中B5单体SOC下降，B2单体SOC上升，电感电流处于连续模式下，可以实现单体之间的均衡。>3.43.53.63.73.83.9400.511.522.589.6599489.6599689.6599889.6600.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090.0179.3279.3200279.3200479.32006E/V电池放电容量/Ahi/At/10-3sSOC(%)t/10-3s
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文18对偶奇均衡模式进行仿真分析，其中543三单体构成的小组能量偏高，1号和2号电池单体能量偏低。此时释能单元小组对应的占空比取0.3，1号电池单体对应的占空比为0.3。三单体构成的小组放电电流i1波形、单体B2充电电流i2波形和单体B1充电电流i3波形如图2-12a)所示，电感电压和电流波形如图2-12b)所示。根据图2-12所示，在一个周期内，第一阶段为小组给电感储能，第二阶段为电感释能给低压电池单体B2，第三阶段为电感释能给低压电池单体B1。可以看出电感电流临界连续，验证了电感连续释能的可行性。并且1号和2号单体同时作为储能单元，参与均衡，实现了两个单体构成小组参与均衡的功能，与两段式均衡相比，显现出独有的优势。a)连续释能模式下各段充放电电流b)电感电压和电流波形图2-12电感连续释能模式下充放电电流、电感电压及电流2.5本章小结本章首先对多路径均衡电路拓扑进行了介绍，分析了两段式均衡中存在无法t(10-3s)i1i2i303.43.33.23.1-2-10-4-3-2-101234i(A)0264-8-6-4-2-1004.64.54.44.34321uL(V)iL(A)t(10-3s)
【参考文献】：
期刊论文
[1]双向Buck-Boost型锂电池的主动均衡控制[J]. 王宝锋,焦晨. 单片机与嵌入式系统应用. 2019(11)
[2]储能电池组的均衡性研究[J]. 罗军,牛哲荟,田刚领,张柳丽. 电池. 2019(05)
[3]车用锂离子动力电池组均衡管理系统研究进展[J]. 华旸,周思达,何瑢,崔海港,杨世春. 机械工程学报. 2019(20)
[4]储能发展现状与趋势分析[J]. 刘英军,刘畅,王伟,胡珊,郝木凯,徐玉杰,刘嘉,吴艳. 中外能源. 2017(04)
[5]我国未来储能技术发展探讨[J]. 曾庆捷. 山东电力技术. 2017(03)
[6]新型锂电池组快速无损均衡系统[J]. 袁晓冬,柳丹,李强,刘爱华,宋欣民. 电器与能效管理技术. 2017(05)
[7]新能源战略与国民经济可持续发展[J]. 李璇. 中国集体经济. 2017(05)
[8]动力电池组均衡控制系统的研究进展[J]. 鲁文凡,吕帅帅,倪红军,汪兴兴,李志扬. 电源技术. 2017(01)
[9]基于反激变压器及最优规划的电动汽车动力电池主动均衡研究[J]. 陶剑峰. 机电一体化. 2016(08)
[10]基于SOC的电池均衡控制技术的仿真研究[J]. 梁光胜,付国强,赖程鹏,蒋玮栋. 电源技术. 2016(02)
硕士论文
[1]串联电池组多路径均衡电路研究[D]. 张劲.哈尔滨工业大学 2018
[2]基于直接均衡技术的串联储能电源均衡系统研究[D]. 董青山.哈尔滨工业大学 2017
[3]串联储能系统多单体直接均衡技术的研究[D]. 谭宇.哈尔滨工业大学 2017
本文编号：2939708
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