【摘要】：全釩液流電池(Vanadium Redox Flow Battery,VRB)因其安全、可靠等特點(diǎn),在儲(chǔ)能領(lǐng)域備受關(guān)注。荷電狀態(tài)(State of Charge,SOC)作為評(píng)價(jià)電池性能、表征剩余電量的參數(shù),其準(zhǔn)確測(cè)定對(duì)于電池能量管理與控制具有重要意義。本文采用雙卡爾曼濾波(Double Kalman Filter,DKF)算法估計(jì)電池SOC。首先,以5kW/30kWh VRB為對(duì)象,通過(guò)充放電實(shí)驗(yàn),對(duì)電池電流電壓、瓦時(shí)能量、SOC、單體電壓一致性、內(nèi)阻等基本特性進(jìn)行測(cè)試分析。同時(shí),依據(jù)電位滴定法得到開(kāi)路電壓(Open Circuit Voltage,OCV)-SOC曲線,并通過(guò)三階逼近與最小二乘法對(duì)其進(jìn)行線性擬合。然后,基于VRB工作原理,建立帶支路電流的等效損耗電路模型。結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與遞推最小二乘法(Recursive Least Squares,RLS)對(duì)模型進(jìn)行參數(shù)辨識(shí),并通過(guò)對(duì)比相同輸入下模型與實(shí)驗(yàn)的輸出,驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性。接著,基于電池模型分別設(shè)計(jì)了安時(shí)積分、擴(kuò)展卡爾曼濾波(Extended Kalman Filter,EKF)與DKF估計(jì)器。其中DKF算法是在EKF算法與安時(shí)積分法的基礎(chǔ)上,利用卡爾曼濾波對(duì)兩者估計(jì)結(jié)果進(jìn)行加權(quán)處理,進(jìn)而得到最終估計(jì)結(jié)果。并通過(guò)恒流恒壓充電、恒功率放電以及給定初始值誤差實(shí)驗(yàn),將三種估計(jì)器的估計(jì)結(jié)果與參考SOC進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了DKF算法的精確性與魯棒性。最后,設(shè)計(jì)并搭建了VRB充放電控制平臺(tái)對(duì)算法進(jìn)行在線驗(yàn)證。該平臺(tái)由VRB、電池管理系統(tǒng)(Battery Management System,BMS)、電能表、充電機(jī)、變頻器與PLC控制器組成。通過(guò)軟件平臺(tái)給定工作模式,由硬件平臺(tái)將采集的電池?cái)?shù)據(jù)傳至MATLAB圖形用戶(hù)界面(Graphical User Interface,GUI)中,對(duì)SOC進(jìn)行在線估計(jì)。通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果,驗(yàn)證了DKF算法的有效性與可行性。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TM912
【圖文】：

圖 1. 1 內(nèi)容架構(gòu)Fig 1.1 CContent architecture各章節(jié)安排如下：第一章為緒論部分，首先分析了儲(chǔ)能系統(tǒng)在新能源發(fā)電過(guò)程中的作用與意義。然后詳細(xì)講解了 VRB 儲(chǔ)能系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀，并對(duì) SOC 估計(jì)的常用方法以及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分析與總結(jié)。第二章對(duì) VRB 的充放電方法以及內(nèi)外特性進(jìn)行了分析測(cè)試。并通過(guò)充放電實(shí)驗(yàn)得到了 5kW/30 kWh 全釩液流電池的電流電壓特性、內(nèi)阻特性、瓦時(shí)能量特性、SOC 特性、電池單體一致性以及標(biāo)準(zhǔn) OCV-SOC 曲線等。第三章基于等效損耗原理對(duì) VRB 進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，并依托遞推最小二乘算法與第二章得到的充放電實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)模型中的參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)，最后通過(guò)模型驗(yàn)證表明了電池模型的正確性。第四章分析介紹了安時(shí)積分法、卡爾曼濾波算法、EKF 算法以及本文采用的DKF 算法，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的 SOC 估計(jì)器�；诘诙碌膶�(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與第三章的數(shù)

合肥工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文首先接收通訊模塊中位于串口緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)，并將字符串?dāng)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)組，通過(guò)索引數(shù)組，對(duì)報(bào)文中的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，從而得到符合用戶(hù)需求的數(shù)據(jù)簇。最后將該數(shù)據(jù)簇作為顯示或控制信號(hào)與上位機(jī)界面中的相關(guān)控件相關(guān)聯(lián)，并將其存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。5.2.4 顯示與存儲(chǔ)模塊（1）顯示模塊為了直觀的監(jiān)控平臺(tái)運(yùn)行中的狀態(tài)變化，在對(duì)通訊數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，通過(guò)關(guān)聯(lián)變量將各個(gè)設(shè)備的重要狀態(tài)信息以數(shù)字或圖表的形式展示出來(lái)，如電流、電壓、溫度、SOC 等。其上位機(jī)界面如圖 5.7 所示。

圖 5. 8 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)表格Fig 5.8 Data Storage Table5.2.5 充放電控制模塊充放電控制模塊主要通過(guò)事件結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。每一個(gè)按鍵對(duì)應(yīng)一個(gè)事件分支，為防止人員誤操作，在按鍵命令發(fā)出后會(huì)彈出確認(rèn)信息。其控制界面如圖 5.9 所示。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2751190