專(zhuān)利名稱(chēng)：一種含dc/dc變換器的全釩液流電池安全充放電控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電池儲(chǔ)能充放電控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及ー種含DC/DC變換器的全釩液流電池安全充放電的控制方法，具體包括考慮全釩液流電池荷電狀態(tài)及端電壓限值約束條件時(shí)的安全充放電切換模式的控制方法。
背景技術(shù)：
隨著大規(guī)模間歇式能源并網(wǎng)，其特有的波動(dòng)性和隨機(jī)性對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)了影響，而儲(chǔ)能技術(shù)是解決這些問(wèn)題的有效手段之一。其中電化學(xué)儲(chǔ)能方式應(yīng)用較為廣泛，但是在實(shí)際運(yùn)行中，電池與負(fù)荷之間通過(guò)變換器進(jìn)行能量交換，其控制方式直接影響電池性能和使用壽命，這就要求變換器不僅具有傳統(tǒng)充放電控制功能，而且還需要滿(mǎn)足電池安全穩(wěn)定運(yùn)行、快速充放電響應(yīng)和瞬時(shí)大功率輸出的要求。全釩液流電池儲(chǔ)能以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重復(fù)充放電過(guò)程不會(huì)造成電池容量下降等優(yōu)勢(shì)正被逐步應(yīng)用，但現(xiàn)有對(duì)其充放電的研究大都局限于VRB本體角度的情況，而在實(shí)際應(yīng)用中，電池與負(fù)荷之間通過(guò)變換器進(jìn)行能量交換，但目前大多數(shù)充放電控制方法中并沒(méi)有考慮含變換器的電池安全充放電控制模式。對(duì)如何考慮VRB本身安全可靠運(yùn)行約束下的控制策略研究涉及較少。一旦電池荷電狀態(tài)或外部端電壓超出所能承受的限值將會(huì)嚴(yán)重影響電池的使用壽命或造成永久性損壞，從而危及整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此，如何考慮含DC/DC變換器的全釩液流電池安全充放電控制具有重要的現(xiàn)實(shí)意義
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供ー種含DC/DC變換器的全釩液流電池安全充放電的控制方法，可以避免電池的過(guò)充、過(guò)放現(xiàn)象發(fā)生，并且防止充電電壓過(guò)高或過(guò)低而造成電池的損壞，提高電池的安全可靠性。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明提供的ー種含DC/DC變換器的全釩液流電池安全充放電的控制方法，包括以下步驟S1:檢測(cè)VRB外部端實(shí)際電壓信號(hào)Ub’ VRB側(cè)電感的實(shí)際電流信號(hào)Il ；S2 :將檢測(cè)到的VRB外部端實(shí)際電壓信號(hào)Ub與VRB側(cè)電感實(shí)際電流信號(hào)込相乗，獲得VRB實(shí)際電功率信號(hào)
Pbattery S3 :將功率設(shè)定值PMf、電流設(shè)定值Iref、電壓設(shè)定值Uref分別與VRB實(shí)際電功率信號(hào)Pbattoy、實(shí)際電流信號(hào)し實(shí)際電壓信號(hào)Ub進(jìn)行作差，將差值輸入到充放電切換模塊中，并根據(jù)切換命令選擇不同的充放電模式，當(dāng)需要充電時(shí)，進(jìn)入步驟S4進(jìn)行充電；當(dāng)需要放電時(shí)，進(jìn)入步驟S5進(jìn)行放電；S4 :當(dāng)充電時(shí)，檢測(cè)VRB端電壓Ub值處于放電電壓下限Ulow和充電電壓上限Uhigh之間時(shí)，以功率設(shè)定值PMf等于充電功率設(shè)定值Pctoge向VRB進(jìn)行恒功率快速充電；此刻，檢測(cè)VRB實(shí)時(shí)的荷電狀態(tài)SOC信號(hào)及VRB的外部端實(shí)際充放電壓信號(hào)Ub,當(dāng)檢測(cè)到VRB外部端實(shí)際充放電壓信號(hào)Ub超出限值時(shí)且SOC值沒(méi)有超出限值時(shí)，轉(zhuǎn)為電壓設(shè)定值Uref等于電壓上限Uhigh進(jìn)行充電，此時(shí)SOC信號(hào)將繼續(xù)上升，直到其值越限吋，轉(zhuǎn)為電流設(shè)定值IMf等于充電涓流Imin進(jìn)行充電，完成安全充電控制；S5 :當(dāng)放電時(shí)，檢測(cè)VRB端電壓Ub值處于放電電壓下限U1ot和充電電壓上限Uhigh之間時(shí)，以功率設(shè)定值PMf等于放電功率設(shè)定值Pdisdiaw向VRB進(jìn)行恒功率快速放電；此時(shí)，檢測(cè)VRB實(shí)時(shí)的荷電狀態(tài)SOC信號(hào)及VRB的外部端實(shí)際充放電壓信號(hào)Ub，若SOC信號(hào)未越限,而VRB外部端實(shí)際充放電壓信號(hào)Ub低于放電電壓下限時(shí),轉(zhuǎn)為電壓設(shè)定值Uref等于電壓下限值U1ot進(jìn)行放電，此時(shí)SOC信號(hào)將繼續(xù)降低，直到其值越限時(shí)，轉(zhuǎn)為電流設(shè)定值IMf等于放電涓流Imin進(jìn)行放電，完成安全放電控制；S6 :按照選擇的功率充放電模式將功率設(shè)定值P,ef與VRB實(shí)際電功率信號(hào)Pbattwy作差，或按照選擇的涓流充放電模式將電流設(shè)定值IMf與VRB側(cè)電感實(shí)際電流信號(hào)IJ乍差，或按照選擇的電壓充電模式將電壓設(shè)定值Uref與VRB外部端實(shí)際電壓信號(hào)Ub作差，通過(guò)處理該差值獲得電流給定信號(hào)，再與VRB側(cè)電感的實(shí)際電流信號(hào)ら作差，并通過(guò)再次得出的差值獲取控制電壓信號(hào)，所述控制電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)處理后控制DC/DC變換器中IGBT電路的導(dǎo)通與關(guān)斷；S7 :重復(fù)循環(huán)步驟S1-S6。進(jìn)ー步，步驟S3中充放電切換模式的切換條件為當(dāng)VRB端電壓信號(hào)Ub大于等于其充電上限電壓Uhigh值時(shí)，電池VRB切換為恒壓充電，小于其放電下限電壓Ulow值時(shí)，電池VRB轉(zhuǎn)為恒壓放電；當(dāng)VRB的荷電狀態(tài)SOC值大于等于0. 8吋，轉(zhuǎn)為涓流充電，小于等于0. 2時(shí)，轉(zhuǎn)為涓流放電。進(jìn)ー步，步驟S4中所述的安全充電控制給定值表達(dá)式為
權(quán)利要求
1.一種含DC/DC變換器的全I(xiàn)凡液流電池安全充放電的控制方法,其特征在于包括以下步驟51:檢測(cè)VRB外部端實(shí)際電壓信號(hào)Ub, VRB側(cè)電感的實(shí)際電流信號(hào)込；52:將檢測(cè)到的VRB外部端實(shí)際電壓信號(hào)Ub與VRB側(cè)電感實(shí)際電流信號(hào)L相乘，獲得 VRB實(shí)際電功率信號(hào)Pbattery 53:將功率設(shè)定值PMf、電流設(shè)定值IMf、電壓設(shè)定值Uref分別與VRB實(shí)際電功率信號(hào) Pbattey、實(shí)際電流信號(hào)I實(shí)際電壓信號(hào)Ub進(jìn)行作差，將差值輸入到充放電切換模塊中，并根據(jù)切換命令選擇不同的充放電模式，當(dāng)需要充電時(shí)，進(jìn)入步驟S4進(jìn)行充電；當(dāng)需要放電時(shí)， 進(jìn)入步驟S5進(jìn)行放電；54:當(dāng)充電時(shí)，檢測(cè)VRB端電壓Ub值處于放電電壓下限Ular和充電電壓上限Uhigh之間時(shí)，以功率設(shè)定值PMf等于充電功率設(shè)定值Pctoge向VRB進(jìn)行恒功率快速充電；此刻，檢測(cè)VRB實(shí)時(shí)的荷電狀態(tài)SOC信號(hào)及VRB的外部端實(shí)際充放電壓信號(hào)Ub,當(dāng)檢測(cè)到VRB外部端實(shí)際充放電壓信號(hào)Ub超出限值時(shí)且SOC值沒(méi)有超出限值時(shí)，則轉(zhuǎn)為電壓設(shè)定值Uref等于電壓上限Uhigh進(jìn)行充電，此時(shí)SOC信號(hào)將繼續(xù)上升，直到其值越限時(shí)，轉(zhuǎn)為電流設(shè)定值IMf等于充電涓流Imin進(jìn)行充電，完成安全充電控制；55:當(dāng)放電時(shí)，檢測(cè)VRB端電壓Ub值處于放電電壓下限Ulow和充電電壓上限Uhigh之間時(shí)，以功率設(shè)定值PMf等于放電功率設(shè)定值Pd1-向VRB進(jìn)行恒功率快速放電；此時(shí)，檢測(cè)VRB實(shí)時(shí)的荷電狀態(tài)SOC信號(hào)及VRB的外部端實(shí)際充放電壓信號(hào)Ub，若SOC 信號(hào)未越限，而VRB外部端實(shí)際充放電壓信號(hào)Ub低于放電電壓下限時(shí),轉(zhuǎn)為電壓設(shè)定值Uref 等于電壓下限值Ulw進(jìn)行放電，此時(shí)SOC信號(hào)將繼續(xù)降低，直到其值越限時(shí)，轉(zhuǎn)為電流設(shè)定值IMf等于放電涓流Imin進(jìn)行放電，完成安全放電控制；56:按照選擇的功率充放電模式將功率設(shè)定值Pftf與VRB實(shí)際電功率信號(hào)Pbattoy作差， 或按照選擇的涓流充放電模式將電流設(shè)定值Iref與VRB側(cè)電感實(shí)際電流信號(hào)k作差，或按照選擇的電壓充放電模式將電壓設(shè)定值Uref與VRB外部端實(shí)際電壓信號(hào)Ub作差，通過(guò)處理該差值獲得電流給定信號(hào)，再與VRB側(cè)電感的實(shí)際電流信號(hào)IJ乍差，并通過(guò)再次得出的差值獲取控制電壓信號(hào)，所述控制電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)處理后控制DC/DC變換器中IGBT電路的導(dǎo)通與關(guān)斷；57:重復(fù)循環(huán)步驟S1-S6。
2.如權(quán)利要求1所述含DC/DC變換器的全釩液流電池安全充放電的控制方法，其特征在于步驟S3中充放電切換模式的切換條件為當(dāng)VRB端電壓信號(hào)Ub大于等于其充電上限電壓Uhigh值時(shí)，電池VRB切換為恒壓充電，小于其放電下限電壓U1ot值時(shí)，電池VRB轉(zhuǎn)為恒壓放電；當(dāng)VRB的荷電狀態(tài)SOC值大于等于O. 8時(shí)，轉(zhuǎn)為涓流充電，小于等于O. 2時(shí)，轉(zhuǎn)為涓流放電。
3.如權(quán)利要求1所述含DC/DC變換器的全釩液流電池安全充放電的控制方法，其特征在于步驟S4中所述的安全充電控制給定值表達(dá)式為
4.如權(quán)利要求1所述含DC/DC變換器的全釩液流電池安全充放電的控制方法，其特征在于步驟S5中所述的安全放電控制給定值表達(dá)式為
5.如權(quán)利要求1所述含DC/DC變換器的全釩液流電池安全充放電的控制方法，其特征在于所述步驟S6中的通過(guò)差值來(lái)獲得電流給定信號(hào)是通過(guò)比例積分器PI來(lái)進(jìn)行的；所述通過(guò)再次得出的差值來(lái)獲取控制電壓信號(hào)是通過(guò)比例積分PI器來(lái)進(jìn)行的；所述控制電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)處理后得到控制電壓信號(hào)是經(jīng)過(guò)PWM調(diào)制形成的。
全文摘要
本發(fā)明提供一種含DC/DC變換器的全釩液流電池(VRB)安全充放電的控制方法。該控制方法采用VRB組級(jí)聯(lián)雙向DC/DC變換器作為充放電接口，其中DC/DC變換器的內(nèi)環(huán)為VRB側(cè)電感平均電流控制，外環(huán)為恒功率、恒壓、涓流切換控制的雙閉環(huán)策略，以VRB荷電狀態(tài)(SOC)及端電壓限值為約束條件，提出對(duì)應(yīng)的三階段安全充放電控制模式。該方法考慮了含變換器的電池安全充放電控制模式，通過(guò)控制DC/DC變換器可以實(shí)現(xiàn)靈活的安全充放電模式切換；采用階段式充放電控制方法可有效地防止電池過(guò)充和過(guò)放現(xiàn)象，防止由于充電電壓過(guò)高或放電電壓過(guò)低而造成電池?fù)p壞。
文檔編號(hào)H02J7/00GK103036286SQ20121052416
公開(kāi)日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月7日
發(fā)明者李輝, 付博, 楊超, 秦星, 陳耀君, 季海婷, 何蓓 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)