儲能系統蓄電池組內阻的在線檢測方法
2023-08-04 02:44:21 1
專利名稱：儲能系統蓄電池組內阻的在線檢測方法
技術領域：
本發明涉及一種蓄電池組的內阻檢測方法，可應用於電池儲能系統需要對蓄電池組內阻進行檢測的場合，屬於電池儲能領域。
背景技術：
當前，電池儲能是解決新能源接入、電網削峰填谷、微網和電動汽車應用的關鍵共性技術。蓄電池的性能儲能系統可靠工作的關鍵。用內阻檢測法判定蓄電池性能，是目前公認的最佳方案之一。內阻檢測方便了工作人員及早 地做好蓄電池的維護、更換工作，保證設備安全、可靠地運行。因此對蓄電池內阻的監測具有重要的實際意義。通過監測電池的內阻可以間接地反映電池的容量狀況。電池的容量越大，內阻就越小，因此可以通過對蓄電池內阻的測量，實現對電池的容量進行在線評估。但由於蓄電池的內阻很小，滿容量時內阻約為幾個毫歐，甚至零點幾個毫歐，因此內阻法在實現時有較大的技術難度。目前，對蓄電池內阻的檢測是一個比較複雜的過程，目前常見方法主要有密度法、開路電壓法、直流放電法和交流信號注入法。密度法主要通過測量蓄電池電解液的密度來估算蓄電池的內阻，常用於開口式鉛酸電池的內阻測量，顯然不適合當前儲能系統常用的密封鉛酸蓄電池和鋰離子電池的內阻檢測。開路電壓法是通過測量蓄電池的端電壓來估計蓄電池內阻，精度很差，甚至得出錯誤結論。因為即使一個容量已變得很小的蓄電池，在浮充狀態下其端電壓仍可能表現得很正常。直流放電法和交流信號注入法是目前較常見的方法。直流放電法是IEC896. 2 一 1995標準中提出的方法，通過對蓄電池進行2次大小不同的大電流放電，測量蓄電池上的電壓降，通過歐姆定律計算出電池內阻。由於必須在靜態或脫機的狀態下，才能實現直流放電法的測量，即無法實現蓄電池的在線測量，這樣就不可避免帶來設備運行安全性的隱患。由於是大電流放電對蓄電池的損害，如果為監測蓄電池而頻繁的進行測量，對蓄電池的損害將會積累，從而影響蓄電池的容量以及壽命。因此，一般測量周期為一個月以上，有時甚至達到一年。交流信號注入法是通過給蓄電池施加一個交流低頻小電流信號，測出蓄電池兩端的低頻電壓和流過的低頻電流以及兩者的相位差，從而計算出電池的內阻。交流信號注入法由於無須放電，不用處於靜態或脫機即可進行，可以實現安全在線監測管理，避免了對設備運行安全性的影響。但由於蓄電池兩端並聯電容及發布電容的存在，對施加的低頻電流信號起了分流作用，流過蓄電池的低頻電流減小，使單體電池內阻的監測解析度大大降低。需要專門的交流信號注入設備也是該方法的固有缺點之一
發明內容
本發明的針對現有技術方案存在的不足，提出一種新的蓄電池內阻在線檢測方法，該方法實現簡單，可以在儲能系統中不增加成本地實現蓄電池內阻的在線監測。為實現上述目的，本發明是採用以下技術方案實現的本發明所述的儲能系統蓄電池組內阻的在線檢測方法，首先進行多頻率電流充放電控制，然後採集電壓電流信號，再經過數據處理，實現蓄電池組內阻的在線檢測，其中所述方法以變流器工作時自身產生的不同頻率的電壓諧波、電流諧波作為檢測信號。進一步的所述多頻率電流充放電控制，是指可以直接利用通用的儲能系統變流器即可實現多頻率的充放電控制。所述採集電壓電流信號，具體為在儲能系統正常運行的穩態期間，對蓄電池組兩端的電壓、電流進行測量，取三個頻率成分的電壓電流作為需要檢測的量，設其頻率為f\、f2和f3，f\、f2、f3均為&的整數倍。實際中，為採集的方便和保證測量精度，宜選取三個幅值較大的頻率成分。實際採樣頻率在被檢測電壓電流頻率的10-100倍。電壓電流採樣前應進行抗混疊低通濾波處理，測量電路宜採取高速同步採樣。實際採樣時間長度在被檢測電壓電流周期的10-20倍。得到蓄電池組端電壓的時間序列[u(l)，u(2)，u(3)，……，u(M)]和電流的時間序列[i(l)，i(2)，i(3)，……，i(M)]。所述數據處理，具體為對採樣得到蓄電池組端電壓的時間序列和電流的時間序列[i ⑴，i (2)，i (3)，......，i (M)]進行傅
裡葉分析，得到關注的第一個頻率fl的電壓電流大小及其相位差U1，II，I,第二個頻
率f2的電壓電流大小及其相位差U2，12，￠2,第三個頻率f3的電壓電流大小及其相位差
U3, 13，￠3 ;據此，聯立方程組
權利要求
1.一種儲能系統蓄電池組內阻的在線檢測方法，其特徵在於，首先進行多頻率電流充放電控制，然後採集電壓電流信號，再經過數據處理，實現蓄電池組內阻的在線檢測，其中所述方法以變流器工作時自身產生的不同頻率的電壓諧波、電流諧波作為檢測信號。
2.如權利要求I所述的儲能系統蓄電池組內阻的在線檢測方法，其特徵在於所述採集電壓電流信號，具體為在儲能系統正常運行的穩態期間，對蓄電池組兩端的電壓、電流進行測量，取三個頻率成分的電壓電流作為需要檢測的量，得到蓄電池組端電壓的時間序列[u(l)，u (2)，u (3)，……，u(M)]和電流的時間序列[i(l)，i(2)，i(3)，……，i(M)]。
3.如權利要求2所述的儲能系統蓄電池組內阻的在線檢測方法，其特徵在於所述電壓電流選取三個幅值較大的頻率成分。
4.如權利要求1-3任一項所述的儲能系統蓄電池組內阻的在線檢測方法，其特徵在於所述採集電壓電流信號，其中採樣頻率在被檢測電壓電流頻率的10-100倍，電壓電流採樣前應進行抗所述混疊低通濾波處理，測量電路採取同步採樣。
5.如權利要求1-3任一項所述的儲能系統蓄電池組內阻的在線檢測方法，其特徵在於採樣時間長度在被檢測電壓電流周期的10-20倍。
6.如權利要求2所述的儲能系統蓄電池組內阻的在線檢測方法，其特徵在於所述數據處理，具體為對採樣得到的蓄電池組端電壓的時間序列[u(l)，u(2)，u(3)，……，u(M)]和電流的時間序列[i(l)，i(2)，i(3)，……，i(M)]進行傅立葉分析，得到關注的第一個頻率fl的電壓電流大小及其相位差U1，II，I,第二個頻率f2的電壓電流大小及其相位差U2, 12，￠2,第三個頻率f3的電壓電流大小及其相位差U3，13, ￠3 ； 據此，聯立方程組 r ^2.^—1/《I -+----^~^- /, [COS(於)+ ./sin(A)] = "I R2 +——-—— I (I ^ R2 --AM 4-——.ド」 I2 [cos(も)+./ sin(^:)] = Ii1 R2+- I m2*c) (I I き.ハRI 十-^―12~- /；, [COS(表)+ / sin(表)]=U3 R2 +- Iゾ2ザ3 .Cj 上述方程組為三元一次方程組，求解得到Rl，R2和C的值，即實現了蓄電池組內阻的在線檢測。
全文摘要
本發明公開一種儲能系統蓄電池組內阻的在線檢測方法，首先進行多頻率電流充放電控制，然後採集電壓電流信號，再經過數據處理，實現蓄電池組內阻的在線檢測，其中所述方法以變流器工作時自身產生的不同頻率的電壓諧波、電流諧波作為檢測信號。本發明中對蓄電池組的充放電控制不需要額外的裝置，對蓄電池組的容量和性能沒有任何額外的影響；不同於其他的測量方法只對蓄電池組在靜態下進行測量，本發明中測量結果反應的是蓄電池組在運行中反應出的內阻的綜合情況，因此結果的可信性較高。
文檔編號G01R27/08GK102768304SQ20121025140
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月19日 優先權日2012年7月19日
發明者凌志斌 申請人:上海交通大學