【摘要】：在全球能源危機(jī)愈演愈烈,環(huán)境狀況每況日下、不可再生資源匾乏等問題的影響下,新能源及可再生能源(如太陽能、風(fēng)能、水能等)的分布式發(fā)電的研究及其開發(fā)利用將得到了極大地促進(jìn),尤其是分布式智能微電網(wǎng)發(fā)電技術(shù)會得到了快速發(fā)展的機(jī)遇。通過微電網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用可以保證對新能源發(fā)電系統(tǒng)輸出的良好控制,保證其供電的可靠性與靈活性。微電網(wǎng)中儲能供電站的作用是用于增強(qiáng)系統(tǒng)的慣性,來保證微電網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的系統(tǒng)供電質(zhì)量,進(jìn)而保障了用戶側(cè)用電的可靠性與靈活性。電池組作為微電網(wǎng)中的儲能裝置,保障其安全,可靠,高效變得尤為重要。然而,鋰電池對過壓和欠壓非常的敏感,如果電池管理不當(dāng),將會嚴(yán)重縮短電池的使用壽命,甚至發(fā)生電池燃燒或爆炸等嚴(yán)重事故,所以在微電網(wǎng)的儲能系統(tǒng)中使用鏗離子電池時(shí),要配置電池管理系統(tǒng)對電池進(jìn)行管理,保證生產(chǎn)過程安全,延長電池使用壽命,降低建設(shè)維護(hù)微電網(wǎng)的成本。對微電網(wǎng)中電池管理技術(shù)的研究,不僅對于相關(guān)技術(shù)書評的提升具有重要意義,還能應(yīng)用于實(shí)踐,為人們的生產(chǎn)、工作和生活提供方便。因此,本文的研究具有一定實(shí)踐意義。鑒于此,本文基于單片機(jī)系統(tǒng),開發(fā)并設(shè)計(jì)了一款電池管理系統(tǒng)(BMS)。第一,詳細(xì)介紹了微電網(wǎng)、儲能系統(tǒng)、BMS系統(tǒng)以及微電網(wǎng)能量管理的研究現(xiàn)狀,指出設(shè)計(jì)電池管理系統(tǒng)的必要性,明確本設(shè)計(jì)的研究目的和方法。第二,對微電網(wǎng)電池管理系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)說明,包括微電網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)、電池管理系統(tǒng)中的電壓測量和電池均衡技術(shù),對電池常用的SOC估算方法進(jìn)行對比分析,并對影響電池SOC估算的因素以及微電網(wǎng)對電池SOC估算的要求進(jìn)行闡述,明確本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)和要求。第三,對BMS的硬件電路進(jìn)行設(shè)計(jì),提出了以STC89C52單片機(jī)作為控制器的設(shè)計(jì)方案,并對供電電路、菜蔬電路、參數(shù)采集電路、顯示模塊、均衡電路、保護(hù)及報(bào)警電路等關(guān)鍵模塊的設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)闡述。第四,按照模塊化設(shè)計(jì)的思路,并以設(shè)計(jì)的硬件電路為基礎(chǔ),對BMS的軟件程序進(jìn)行設(shè)計(jì),包括軟件主程序、采樣模塊子程序、SOC估算程序、均衡管理程序、保護(hù)及報(bào)警電路程序、顯示模塊程序等重點(diǎn)模塊。最后,并進(jìn)行軟硬件聯(lián)合調(diào)試,通過采樣實(shí)驗(yàn)對本文提出的微電網(wǎng)電池管理系統(tǒng)的功能和性能進(jìn)行分析,并通過均衡實(shí)驗(yàn)對電池管理的均衡效果進(jìn)行驗(yàn)證。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證本文設(shè)計(jì)的電池管理系統(tǒng)是否能夠準(zhǔn)確,安全,可靠的運(yùn)行。本文設(shè)計(jì)的微電網(wǎng)電池管理系統(tǒng),能夠?qū)﹄姵亟M進(jìn)行管理,能夠采集電池單體電壓以及總電壓,電流,溫度,能夠估算電池的荷電狀態(tài)(SOC),能夠通過LED顯示電路直接顯示出電池組的剩余電量的數(shù)值,并且能夠?qū)﹄姵亟M中的電池單體進(jìn)行均衡管理并能對電池組進(jìn)行保護(hù)。通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),本文設(shè)計(jì)的BMS系統(tǒng)能夠滿足精度以及功能的要求,可以保證電池組高效安全運(yùn)行,達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。本設(shè)計(jì)對于相關(guān)技術(shù)的發(fā)展以及實(shí)際的應(yīng)用都具有一定的推動(dòng)作用。
【圖文】：

圖 2-1 微電網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)Fig. 2-1 Microgrid system architecture針對儲能系統(tǒng)而言，增加 BMS 可以在任意時(shí)刻獲取電池相關(guān)數(shù)據(jù)同時(shí)可以保護(hù)電池。在本文里面所設(shè)計(jì)儲能系統(tǒng)設(shè)計(jì) PCSH、蓄電池以及 BMS 等方面。上圖 2-1 即關(guān)于儲統(tǒng)整體構(gòu)架。所謂蓄電池即是將能量予以存儲的地方。其中 PCS 即是整流逆變作用以確電池納入微電網(wǎng)里面，其次是針對電池起到監(jiān)控作用的 BMS。之所以選擇蓄電池其壽命一般鉛酸蓄電池要長，其實(shí)在電容量以及使用成本方面均有優(yōu)勢。鑒于電池制造工藝以境等方面存在差異，以及在電池內(nèi)阻以及容量方面的差異點(diǎn)會導(dǎo)致電池在使用時(shí)候會呈越來越多差異。那么最終結(jié)果便是電池充電過盛以及會導(dǎo)致電池壽命受到損害，極短情會引發(fā)爆炸安全隱患。因此，BMS 里面十分關(guān)鍵的部分便是針對故障進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測以及狀態(tài)監(jiān)控。針對微電網(wǎng)而言一般可以采取網(wǎng)運(yùn)行以及并網(wǎng)運(yùn)行兩種方式，同時(shí)可以隨意切換并網(wǎng)離網(wǎng)兩種方式。針對儲能系統(tǒng)其在微電網(wǎng)里面有著不同運(yùn)行模式時(shí)候所呈現(xiàn)出來的具體也具有諸多不同。當(dāng)處于離網(wǎng)狀態(tài)下，鑒于可再生能源自身往往存在供電質(zhì)量不穩(wěn)定且性等特征，那么便需要將儲能系統(tǒng)納入整個(gè)微電網(wǎng)處于離線狀態(tài)下電壓支撐進(jìn)而保證整電過程穩(wěn)定性。當(dāng)處于并網(wǎng)狀態(tài)下，鑒于配電網(wǎng)能夠予以電壓支撐，，換言之在此部分不

電池管理系統(tǒng)，在整個(gè)儲能系統(tǒng)里面除了池以及監(jiān)控電池作用。BMS 在功能方面呈 SOC 和均衡電池等內(nèi)容。針對整個(gè) BMS單體電壓。如下便是針對此內(nèi)容予以研究。電池電壓來進(jìn)行測量所設(shè)計(jì)方法主要有差某個(gè)公共參考點(diǎn)，并借助按照順序來進(jìn)行接電路原理圖參見下圖 2-2 所示。U1為節(jié)Un-1。針對此測量方法具備測量方便以及電進(jìn)行累計(jì)以及無法消除。如若被測單體數(shù)電池?cái)?shù)量以及較高精度要求領(lǐng)域難以使用便是借助兩獨(dú)立點(diǎn)電位差進(jìn)而獲取電壓結(jié)因此在測量精度方面高以及具備較強(qiáng)抗干求領(lǐng)域此方法較為適用。
【學(xué)位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM732

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2621212