發(fā)布時間：2017-10-16 11:32

  本文關鍵詞：基于SOC的串聯(lián)儲能鋰電池組均衡策略研究

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【摘要】：由于單體電池電壓、容量有限,為了滿足電動汽車、儲能電站等系統(tǒng)對于功率、電壓的要求,需要將多節(jié)電池單體串聯(lián)成電池組為設備進行供能。然而電池的不一致性會導致整個電池組容量利用率降低,嚴重影響了儲能設備的循環(huán)壽命和使用成本。因此,串聯(lián)儲能鋰電池組均衡技術可以消除組內電池單體之間的不一致性,減緩儲能電池組容量的衰減,具有重大的研究意義。在對電池組不一致性的深入研究基礎上,通過分析各類均衡方式的優(yōu)缺點,本文選定Buck-Boost電路作為均衡主拓撲,提出了基于一種基于電池荷電狀態(tài)(State of Charge, SOC)的雙向主動均衡控制策略,完成了均衡控制系統(tǒng)的設計,并通過實驗對其可行性進行了驗證。完成的具體工作如下：1.以磷酸鐵鋰電池為對象研究了其電池特性,分析了引起電池組不一致性的主要原因。利用電池監(jiān)控系統(tǒng)完成了磷酸鐵鋰電池在不同電流下的充放電實驗,獲得實時測量的電壓、電流。通過分析電池的各項參數(shù)特性,最終選取SOC作為控制策略的均衡變量。2.針對傳統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡方法在磷酸鐵鋰電池的SOC估算中存在計算復雜、學習時間過長的問題,提出了一種新的基于ELM(Extreme Learning Machine)的電池SOC估算方法。運用實驗獲得的數(shù)據(jù)對模型進行訓練和測試,并將預測效果與BP(Back Propagation)神經(jīng)網(wǎng)絡的預測效果進行對比,驗證了ELM在電池SOC估算中的可行性和優(yōu)越性。3.對已有的均衡電路拓撲進行對比分析,選擇以雙向Buck-Boost電路作為主動均衡控制系統(tǒng)的主拓撲。結合極限學習機在電池SOC預測技術中的應用,提出了一種以SOC作為均衡判據(jù)的主動均衡控制策略,可以實現(xiàn)鋰電池組在不同工作狀態(tài)下的主動均衡,并在Matlab/SimPowerSystem仿真環(huán)境中搭建了此均衡系統(tǒng),驗證了雙向主動均衡控制方法的準確性和高效性。4.采用主-從式的均衡系統(tǒng)架構對其硬件電路進行了設計,實驗驗證了雙向Buck-Boost電路良好的均衡性能。此外,對輔助均衡電源電路板進行了制作和調試。
【關鍵詞】：電池均衡策略 極限學習機 SoC估算 Buck-Boost電路
【學位授予單位】：廣西大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM912
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-21
• 1.1 課題研究的背景和意義10-11
• 1.2 均衡控制策略研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 均衡拓撲研究現(xiàn)狀12-19
• 1.3.1 被動均衡技術13-14
• 1.3.2 主動均衡技術14-19
• 1.4 主要研究內容及論文的基本框架19-21
• 第二章 串聯(lián)鋰電池組不一致性問題分析21-28
• 2.1 引言21-22
• 2.2 不一致性的產(chǎn)生原因和消除方法22-24
• 2.2.1 生產(chǎn)工藝引起的不一致性22
• 2.2.2 使用過程中引起的不一致性22-24
• 2.2.3 消除不一致性的方法24
• 2.3 磷酸鐵鋰電池的特性參數(shù)24-26
• 2.4 均衡變量的選擇26-27
• 2.5 本章小結27-28
• 第三章 基于ELM的鋰電池SOC建模28-38
• 3.1 引言28
• 3.2 SOC估算方法分析28-30
• 3.2.1 安時積分法29
• 3.2.2 開路電壓法29
• 3.2.3 電池內阻法29-30
• 3.2.4 卡爾曼濾波法30
• 3.3 極限學習機神經(jīng)網(wǎng)絡算法30-33
• 3.4 基于ELM的SOC估算實驗33-37
• 3.4.1 SOC估算模型的建立33-34
• 3.4.2 基于ELM的建模流程34-35
• 3.4.3 仿真實驗以及結果分析35-37
• 3.5 本章小結37-38
• 第四章 雙向主動均衡控制系統(tǒng)設計38-48
• 4.1 引言38
• 4.2 以SOC為均衡變量的判定方法38-39
• 4.3 雙向主動均衡控制策略分析39-41
• 4.4 均衡電路能量效率分析41-42
• 4.5 仿真實驗結果分析42-47
• 4.5.1 充電狀態(tài)的仿真實驗43-46
• 4.5.2 靜置狀態(tài)的仿真實驗46-47
• 4.6 本章小結47-48
• 第五章 均衡控制系統(tǒng)硬件設計48-57
• 5.1 引言48-49
• 5.2 均衡電路板硬件設計49-53
• 5.2.1 均衡電路設計49-50
• 5.2.2 驅動電路設計50-51
• 5.2.3 均衡電路調試51-53
• 5.3 均衡輔助電源設計53-56
• 5.4 本章小結56-57
• 第六章 結論與展望57-58
• 6.1 論文總結57
• 6.2 研究展望57-58
• 參考文獻58-63
• 致謝63-64
• 攻讀學位期間發(fā)表論文情況64

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