Self-equalizing Control Strategy for State of Charge of Battery Cluster in DC Cascaded H-Bridge Converter-Battery Energy Storage System

ZHANG Wenxin; ZHAO Zhiyong; YU Hualong; WANG Jikang; ZHAO Zhifang; HAN Feng

doi:10.7500/AEPS20230506006

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Self-equalizing Control Strategy for State of Charge of Battery Cluster in DC Cascaded H-Bridge Converter-Battery Energy Storage System

Engineering Application | 更新时间：2025-06-16

- Self-equalizing Control Strategy for State of Charge of Battery Cluster in DC Cascaded H-Bridge Converter-Battery Energy Storage System
- Automation of Electric Power Systems Vol. 48, Issue 2, Pages: 159-166(2024)
- 作者机构：
  
  北京四方继保自动化股份有限公司，北京市 100085
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Key R&D Program of China(2020YFB1506800);State Grid Corporation of China(52110421005H)
- DOI：10.7500/AEPS20230506006
  CLC：
- Received：06 May 2023，
  
  Revised：2023-10-09，
  
  Published：25 January 2024
- 稿件说明：
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张文昕,赵志勇,于华龙等.适用于直流链式储能的电池簇荷电状态自均衡控制策略[J].电力系统自动化,2024,48(2):159-166.

ZHANG Wenxin,ZHAO Zhiyong,YU Hualong,et al.Self-equalizing Control Strategy for State of Charge of Battery Cluster in DC Cascaded H-Bridge Converter-Battery Energy Storage System[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(2):159-166.
张文昕,赵志勇,于华龙等.适用于直流链式储能的电池簇荷电状态自均衡控制策略[J].电力系统自动化,2024,48(2):159-166. DOI： 10.7500/AEPS20230506006.

ZHANG Wenxin,ZHAO Zhiyong,YU Hualong,et al.Self-equalizing Control Strategy for State of Charge of Battery Cluster in DC Cascaded H-Bridge Converter-Battery Energy Storage System[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(2):159-166. DOI： 10.7500/AEPS20230506006.

摘要

电池储能系统凭借其可提高可再生能源消纳能力的优势逐渐成为电网关键环节，其中的生产、使用环节导致的电池不一致性是影响储能系统容量和寿命的重要因素。在直流型高压级联链式储能的拓扑结构基础上采取分级控制策略，基于电压模式和功率模式的一级控制，针对链式电池储能系统电池荷电状态（SOC）不均衡的问题，提出了一种控制参数自适应的SOC自均衡控制策略。该策略综合考虑电池SOC偏差、各模块电容电压水平、直流系统电压控制裕度以及输出调制比上下限，实时计算均衡系数。实验结果验证了所提策略能够在SOC偏差较大以及满功率充放电切换的极端工况下，实现SOC自均衡，均衡效率较高。

Abstract

Battery energy storage system (BESS) has become a key component of the power grid due to its advantages of improving the accommodation capacity of renewable energy. However

the inconsistency of batteries caused by production and usage processes is a critical factor affecting the capacity and lifespan of energy storage systems. Based on the topology of high-voltage DC cascaded H-bridge converter-battery energy storage system (CHBC-BESS)

a hierarchical control strategy is adopted. Based on the first-level control for a voltage mode and a power mode

a state of charge (SOC) self-equalizing control strategy with adaptive control parameters is proposed to solve the problem of battery SOC unequalizing. The strategy considers the battery SOC deviation

the voltage levels of each module capacitor

the margin in DC system voltage control

and the upper and lower limits of the output modulation ratio. The equalizing coefficient is calculated in real time. Experimental results verify that the proposed strategy can achieve fast self-equalizing and high equalizing efficiency under the working conditions of large SOC deviation and the extreme working conditions of full-power charge-discharge switching.

关键词

Keywords

references

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