串联蓄电池组建模与管理系统研究

作     者：唐达獒 

作者单位：江苏大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨泽斌

授予年度：2019年

学科分类：0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：电池管理系统 改进PNGV模型 扩展卡尔曼滤波 SOC估计 

摘      要：随着国家大力推进新能源发展战略,新能源发电技术已成为电力领域中研究的又一焦点。新能源发电一般经电力电子变换器控制变换后通过储能装置存储,再供给负载或并入电网。目前大规模储能系统仍多采用串并联蓄电池组作为储能介质,因此,对储能电池组的建模与高效管理已成为一个重要的研究方向。在此背景下,本文对构建准确可靠的电池管理系统(Battery Management System,BMS)开展研究。主要从BMS电池建模与仿真、电池荷电状态(State of Charge,SOC)估计算法、硬件架构设计三个方面开展了研究和探讨。首先在综述BMS的基础上,阐述了了铅酸电池工作原理,利用改进PNGV模型,对电池进行建模,通过分析得出模型中各个参数辨识方法,结合试验数据,建立了参数可变的电池模型,最后代入各可变参数进行模拟仿真,证明了该模型的可靠性。其次,在可变参数改进PNGV模型的基础上,基于扩展卡尔曼滤波算法(Extended Kalman Filtering,EKF),提取了电池模型中不同变量分别作为EKF的状态量与输出量,进行程序设计,并利用实际实验数据中的电流量作为输入进行SOC估计仿真,得出的SOC估计结果与实际结果误差较小,证明了本SOC估计算法的可行性。最后,针对本电池管理系统所面向电网储能系统的需求特点,提出了分布式电池管理系统基本硬件框架,并针对该框架中的采样模块进行了需求分析与电路设计,同时,综合考虑采样模块的设计需求,选取微控制芯片,进行了控制程序设计。