專利名稱：儲能系統(tǒng)蓄電池組內(nèi)阻的在線檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蓄電池組的內(nèi)阻檢測方法，可應(yīng)用于電池儲能系統(tǒng)需要對蓄電池組內(nèi)阻進(jìn)行檢測的場合，屬于電池儲能領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，電池儲能是解決新能源接入、電網(wǎng)削峰填谷、微網(wǎng)和電動汽車應(yīng)用的關(guān)鍵共性技術(shù)。蓄電池的性能儲能系統(tǒng)可靠工作的關(guān)鍵。用內(nèi)阻檢測法判定蓄電池性能，是目前公認(rèn)的最佳方案之一。內(nèi)阻檢測方便了工作人員及早 地做好蓄電池的維護(hù)、更換工作，保證設(shè)備安全、可靠地運行。因此對蓄電池內(nèi)阻的監(jiān)測具有重要的實際意義。通過監(jiān)測電池的內(nèi)阻可以間接地反映電池的容量狀況。電池的容量越大，內(nèi)阻就越小，因此可以通過對蓄電池內(nèi)阻的測量，實現(xiàn)對電池的容量進(jìn)行在線評估。但由于蓄電池的內(nèi)阻很小，滿容量時內(nèi)阻約為幾個毫歐，甚至零點幾個毫歐，因此內(nèi)阻法在實現(xiàn)時有較大的技術(shù)難度。目前，對蓄電池內(nèi)阻的檢測是一個比較復(fù)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(nèi)阻，常用于開口式鉛酸電池的內(nèi)阻測量，顯然不適合當(dāng)前儲能系統(tǒng)常用的密封鉛酸蓄電池和鋰離子電池的內(nèi)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(nèi)阻，精度很差，甚至得出錯誤結(jié)論。因為即使一個容量已變得很小的蓄電池，在浮充狀態(tài)下其端電壓仍可能表現(xiàn)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(biāo)準(zhǔn)中提出的方法，通過對蓄電池進(jìn)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(nèi)阻。由于必須在靜態(tài)或脫機(jī)的狀態(tài)下，才能實現(xiàn)直流放電法的測量，即無法實現(xiàn)蓄電池的在線測量，這樣就不可避免帶來設(shè)備運行安全性的隱患。由于是大電流放電對蓄電池的損害，如果為監(jiān)測蓄電池而頻繁的進(jìn)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(dá)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(nèi)阻。交流信號注入法由于無須放電，不用處于靜態(tài)或脫機(jī)即可進(jìn)行，可以實現(xiàn)安全在線監(jiān)測管理，避免了對設(shè)備運行安全性的影響。但由于蓄電池兩端并聯(lián)電容及發(fā)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(nèi)阻的監(jiān)測分辨率大大降低。需要專門的交流信號注入設(shè)備也是該方法的固有缺點之一
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的針對現(xiàn)有技術(shù)方案存在的不足，提出一種新的蓄電池內(nèi)阻在線檢測方法，該方法實現(xiàn)簡單，可以在儲能系統(tǒng)中不增加成本地實現(xiàn)蓄電池內(nèi)阻的在線監(jiān)測。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)的本發(fā)明所述的儲能系統(tǒng)蓄電池組內(nèi)阻的在線檢測方法，首先進(jìn)行多頻率電流充放電控制，然后采集電壓電流信號，再經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，實現(xiàn)蓄電池組內(nèi)阻的在線檢測，其中所述方法以變流器工作時自身產(chǎn)生的不同頻率的電壓諧波、電流諧波作為檢測信號。進(jìn)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(tǒng)變流器即可實現(xiàn)多頻率的充放電控制。所述采集電壓電流信號，具體為在儲能系統(tǒng)正常運行的穩(wěn)態(tài)期間，對蓄電池組兩端的電壓、電流進(jìn)行測量，取三個頻率成分的電壓電流作為需要檢測的量，設(shè)其頻率為f\、f2和f3，f\、f2、f3均為&的整數(shù)倍。實際中，為采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。實際采樣頻率在被檢測電壓電流頻率的10-100倍。電壓電流采樣前應(yīng)進(jìn)行抗混疊低通濾波處理，測量電路宜采取高速同步采樣。實際采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(shù)據(jù)處理，具體為對采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(jìn)行傅
里葉分析，得到關(guān)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(jù)此，聯(lián)立方程組
權(quán)利要求
1.一種儲能系統(tǒng)蓄電池組內(nèi)阻的在線檢測方法，其特征在于，首先進(jìn)行多頻率電流充放電控制，然后采集電壓電流信號，再經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，實現(xiàn)蓄電池組內(nèi)阻的在線檢測，其中所述方法以變流器工作時自身產(chǎn)生的不同頻率的電壓諧波、電流諧波作為檢測信號。
2.如權(quán)利要求I所述的儲能系統(tǒng)蓄電池組內(nèi)阻的在線檢測方法，其特征在于所述采集電壓電流信號，具體為在儲能系統(tǒng)正常運行的穩(wěn)態(tài)期間，對蓄電池組兩端的電壓、電流進(jìn)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(quán)利要求2所述的儲能系統(tǒng)蓄電池組內(nèi)阻的在線檢測方法，其特征在于所述電壓電流選取三個幅值較大的頻率成分。
4.如權(quán)利要求1-3任一項所述的儲能系統(tǒng)蓄電池組內(nèi)阻的在線檢測方法，其特征在于所述采集電壓電流信號，其中采樣頻率在被檢測電壓電流頻率的10-100倍，電壓電流采樣前應(yīng)進(jìn)行抗所述混疊低通濾波處理，測量電路采取同步采樣。
5.如權(quán)利要求1-3任一項所述的儲能系統(tǒng)蓄電池組內(nèi)阻的在線檢測方法，其特征在于采樣時間長度在被檢測電壓電流周期的10-20倍。
6.如權(quán)利要求2所述的儲能系統(tǒng)蓄電池組內(nèi)阻的在線檢測方法，其特征在于所述數(shù)據(jù)處理，具體為對采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(jìn)行傅里葉分析，得到關(guān)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(jù)此，聯(lián)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(xiàn)了蓄電池組內(nèi)阻的在線檢測。
全文摘要
本發(fā)明公開一種儲能系統(tǒng)蓄電池組內(nèi)阻的在線檢測方法，首先進(jìn)行多頻率電流充放電控制，然后采集電壓電流信號，再經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，實現(xiàn)蓄電池組內(nèi)阻的在線檢測，其中所述方法以變流器工作時自身產(chǎn)生的不同頻率的電壓諧波、電流諧波作為檢測信號。本發(fā)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；不同于其他的測量方法只對蓄電池組在靜態(tài)下進(jìn)行測量，本發(fā)明中測量結(jié)果反應(yīng)的是蓄電池組在運行中反應(yīng)出的內(nèi)阻的綜合情況，因此結(jié)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(yōu)先權(quán)日2012年7月19日
發(fā)明者凌志斌 申請人:上海交通大學(xué)