基于钠离子电池的构网型储能电压平衡控制方法与流程

本发明涉及钠离子电池，具体涉及基于钠离子电池的构网型储能电压平衡控制方法。

背景技术：

1、基于钠离子电池的构网型储能电压平衡控制指的是在使用钠离子电池组进行储能的系统中，通过特定的控制策略来平衡各个电池单元的电压，以确保整个电池组的安全性和效率。

2、在多电池单元组成的储能系统中，由于电池单元的特性差异和工作状态不同，可能会导致各个电池单元的电压不一致，这种不平衡会影响系统的性能并可能引发安全问题。为了应对这种情况，构网型储能电压平衡控制通过电路设计和控制算法来监测和调节每个电池单元的电压，使其保持在合理的范围内。但是，在高频切换控制电路时，系统内部高频开关、外部环境中的电磁噪声源，或是系统内部电路设计的缺陷可能产生电磁干扰现象，当电磁干扰渗透到控制电路或传感器时，可能导致传感器误报、电压测量误差或控制算法的错误执行。尤其是在使用高频脉宽调制(pwm)控制策略时，干扰信号可能与控制信号叠加，导致控制器做出错误的电压调节决策。这不仅会引起电池单元电压失衡，导致性能下降，更可能引发电池过充或过放，最终导致电池损坏甚至起火或爆炸等严重安全事故。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供基于钠离子电池的构网型储能电压平衡控制方法，以解决背景技术中不足。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于钠离子电池的构网型储能电压平衡控制方法，包括以下步骤：

3、s1：通过电压传感器对每个电池单元的电压进行实时监测，并获取各电池单元的电压测量数据；

4、s2：将获取到的电压数据通过模数转换器进行数字化，并对电压测量数据进行误差检测，根据检测结果将其划分为高误差电压测量数据和低误差电压测量数据；

5、s3：对电池单元的低误差电压测量数据进行比较和分析，确定是否存在电压不平衡现象，基于电压数据分析结果，制定电压平衡策略；

6、s4：根据电压平衡策略，通过pwm控制信号来驱动电力电子开关执行平衡操作，根据执行过程中pwm输出与期望值的匹配程度和电池单元电压波动幅度，评估电压平衡策略的准确性；

7、s5：根据电压平衡策略的准确性评估结果，动态调整pwm信号控制开关的导通时间和频率，进而调节电池单元的充放电路径。

8、优选的，s3中，对电压测量数据进行误差检测，根据检测结果将其划分为高误差电压测量数据和低误差电压测量数据，具体为：

9、计算固定时间段内电压数据的标准差，将当前电压测量值与过去固定时间段内的平均值相比，计算其的差值，若差值大于等于预先设定的标准差倍数，则将其标记为误差电压测量数据，根据温度传感器的数据，对误差电压测量数据进行温度补偿，如果在补偿后，误差电压测量数据依旧偏离正常范围，将其标记为高误差电压测量数据，对其重新进行采样；如果在补偿后，误差电压测量数据处于正常范围，将其标记为低误差电压测量数据。

10、优选的，s4中，根据执行过程中pwm输出与期望值的匹配程度生成调节增益偏差指数，则调节增益偏差指数的获取方法为：

11、实时获取电压平衡操作前后的电压差将其标记为vactual，根据理论模型和设定的pwm占空比预期的电压变化量，计算实际应用的pwm占空比dactual，即开关导通时间与周期时间的比值，计算实际增益值gactual，表达式为：调节实际增益与理论增益之间的偏差，δg表示实际增益偏离理论增益的绝对值，将调节增益偏差标准化，生成调节增益偏差指数rg，表达式为：式中，gtheoretical为理论增益。

12、优选的，s4中，根据执行过程中电池单元电压波动幅度生成电压波动响应系数，则电压波动响应系数的获取方法为：

13、在执行电压平衡操作期间，连续记录电池单元的电压值v(t)随时间的变化，生成一组电压数据v1，v2，...，vn，其中，n是采样次数，计算采样期间的电池单元电压平均值计算每个时刻的电压偏差δvi，即电压值与平均值的差异，表达式为：计算所有偏差的平方和，以反映整体波动幅度s，表达式为：电压波动的标准偏差与平均电压的比率，即计算电压波动响应系数，表达式为：式中，vf为电压波动响应系数。

14、优选的，s4中，将调节增益偏差指数以及电压波动响应系数进行归一化处理，通过归一化处理后的调节增益偏差指数以及电压波动响应系数计算电压平衡策略的准确性系数。

15、优选的，将获取到的电压平衡策略的准确性系数与预先设置的电压平衡策略的准确性系数的参考阈值进行比较，若电压平衡策略的准确性系数大于等于预先设置的电压平衡策略的准确性系数的参考阈值，说明电压平衡策略的准确性高，策略有效，此时不生成预警信号；若电压平衡策略的准确性系数小于预先设置的电压平衡策略的准确性系数的参考阈值，说明电压平衡策略的准确性低，此时生成预警信号，重新调整策略。

16、优选的，s5中，根据电压平衡策略的准确性评估结果，动态调整pwm信号控制开关的导通时间和频率，具体为：

17、若电压平衡策略的准确性系数小于预先设置的电压平衡策略的准确性系数的参考阈值，说明电压平衡策略的准确性低，动态调整pwm信号控制开关的导通时间ton和频率fpwm，其中，导通时间ton的调整公式为：式中，ton，new为调整后的信号控制开关的导通时间，ton,old是当前的导通时间，k1是调整系数，lk为电压平衡策略的准确性系数，lkthreshold预先设置的电压平衡策略的准确性系数的参考阈值；pwm频率fpwm的调整公式为：式中，fpwm，old是当前的pwm频率，k2是调整系数，fpwm.new为调整后的pwm频率。

18、在上述技术方案中，本发明提供的技术效果和优点：

19、1、本发明通过实时监测电池单元电压，并对数据进行数字化处理和误差检测，识别电压不平衡现象并制定相应的电压平衡策略。该方法利用pwm信号控制电力电子开关，执行电压平衡操作，并通过评估调节增益偏差指数和电压波动响应系数，动态调整pwm信号的导通时间和频率，优化电池单元的充放电路径，确保系统的整体稳定性和性能。

20、2、本发明通过对电压测量数据的精确分析和电磁干扰的有效抑制，该方法能够显著提高电池组的运行安全性，防止因电压失衡导致的过充、过放等问题，从而延长电池寿命并降低系统风险。最终，本发明的技术方案能够在复杂电磁环境下保持电池系统的高效和安全运行，减少维护成本，并提升储能系统的可靠性和应用价值。

技术特征：

1.基于钠离子电池的构网型储能电压平衡控制方法，其特征在于：包括以下步骤；

2.根据权利要求1所述的基于钠离子电池的构网型储能电压平衡控制方法，其特征在于：s3中，对电压测量数据进行误差检测，根据检测结果将其划分为高误差电压测量数据和低误差电压测量数据，具体为：

3.根据权利要求2所述的基于钠离子电池的构网型储能电压平衡控制方法，其特征在于：s4中，根据执行过程中pwm输出与期望值的匹配程度生成调节增益偏差指数，则调节增益偏差指数的获取方法为：

4.根据权利要求3所述的基于钠离子电池的构网型储能电压平衡控制方法，其特征在于：s4中，根据执行过程中电池单元电压波动幅度生成电压波动响应系数，则电压波动响应系数的获取方法为：

5.根据权利要求4所述的基于钠离子电池的构网型储能电压平衡控制方法，其特征在于：s4中，将调节增益偏差指数以及电压波动响应系数进行归一化处理，通过归一化处理后的调节增益偏差指数以及电压波动响应系数计算电压平衡策略的准确性系数。

6.根据权利要求5所述的基于钠离子电池的构网型储能电压平衡控制方法，其特征在于：将获取到的电压平衡策略的准确性系数与预先设置的电压平衡策略的准确性系数的参考阈值进行比较，若电压平衡策略的准确性系数大于等于预先设置的电压平衡策略的准确性系数的参考阈值，说明电压平衡策略的准确性高，策略有效，此时不生成预警信号；若电压平衡策略的准确性系数小于预先设置的电压平衡策略的准确性系数的参考阈值，说明电压平衡策略的准确性低，此时生成预警信号，重新调整策略。

7.根据权利要求1所述的基于钠离子电池的构网型储能电压平衡控制方法，其特征在于：s5中，根据电压平衡策略的准确性评估结果，动态调整pwm信号控制开关的导通时间和频率，具体为：

技术总结本发明公开了基于钠离子电池的构网型储能电压平衡控制方法，具体涉及钠离子电池技术领域；通过实时监测电池单元电压，进行数字化处理和误差检测，识别并分析电压不平衡情况，制定相应的电压平衡策略，利用PWM控制信号驱动电力电子开关执行平衡操作，并根据PWM输出的准确性和电压波动评估策略的效果，动态调整PWM信号的导通时间和频率，优化电池的充放电路径；不仅能够有效缓解电磁干扰引发的电压不平衡问题，还能够提升电池组的整体性能与安全性，防止因电压失衡导致的电池损坏或安全事故。技术研发人员：林卫星,左文平,张明露,张辉辉受保护的技术使用者：厦门和储能源科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/12/2