發(fā)布時間：2020-07-12 01:02

【摘要】：全釩液流電池(Vanadium Redox Flow Battery,VRB)因其安全、可靠等特點,在儲能領(lǐng)域備受關(guān)注。荷電狀態(tài)(State of Charge,SOC)作為評價電池性能、表征剩余電量的參數(shù),其準確測定對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)算法估計電池SOC。首先,以5kW/30kWh VRB為對象,通過充放電實驗,對電池電流電壓、瓦時能量、SOC、單體電壓一致性、內(nèi)阻等基本特性進行測試分析。同時,依據(jù)電位滴定法得到開路電壓(Open Circuit Voltage,OCV)-SOC曲線,并通過三階逼近與最小二乘法對其進行線性擬合。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)合實驗數(shù)據(jù)與遞推最小二乘法(Recursive Least Squares,RLS)對模型進行參數(shù)辨識,并通過對比相同輸入下模型與實驗的輸出,驗證了模型的準確性。接著,基于電池模型分別設(shè)計了安時積分、擴展卡爾曼濾波(Extended Kalman Filter,EKF)與DKF估計器。其中DKF算法是在EKF算法與安時積分法的基礎(chǔ)上,利用卡爾曼濾波對兩者估計結(jié)果進行加權(quán)處理,進而得到最終估計結(jié)果。并通過恒流恒壓充電、恒功率放電以及給定初始值誤差實驗,將三種估計器的估計結(jié)果與參考SOC進行對比,驗證了DKF算法的精確性與魯棒性。最后,設(shè)計并搭建了VRB充放電控制平臺對算法進行在線驗證。該平臺由VRB、電池管理系統(tǒng)(Battery Management System,BMS)、電能表、充電機、變頻器與PLC控制器組成。通過軟件平臺給定工作模式,由硬件平臺將采集的電池數(shù)據(jù)傳至MATLAB圖形用戶界面(Graphical User Interface,GUI)中,對SOC進行在線估計。通過分析實驗結(jié)果,驗證了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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：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，首先分析了儲能系統(tǒng)在新能源發(fā)電過程中的作用與意義。然后詳細講解了 VRB 儲能系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀，并對 SOC 估計的常用方法以及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進行了分析與總結(jié)。第二章對 VRB 的充放電方法以及內(nèi)外特性進行了分析測試。并通過充放電實驗得到了 5kW/30 kWh 全釩液流電池的電流電壓特性、內(nèi)阻特性、瓦時能量特性、SOC 特性、電池單體一致性以及標準 OCV-SOC 曲線等。第三章基于等效損耗原理對 VRB 進行數(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驗數(shù)據(jù)對模型中的參數(shù)進行辨識，最后通過模型驗證表明了電池模型的正確性。第四章分析介紹了安時積分法、卡爾曼濾波算法、EKF 算法以及本文采用的DKF 算法，并設(shè)計了相應(yīng)的 SOC 估計器�；诘诙碌膶嶒灁�(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)，并將字符串數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)組，通過索引數(shù)組，對報文中的數(shù)據(jù)進行解析，從而得到符合用戶需求的數(shù)據(jù)簇。最后將該數(shù)據(jù)簇作為顯示或控制信號與上位機界面中的相關(guān)控件相關(guān)聯(lián)，并將其存儲在數(shù)據(jù)庫中。5.2.4 顯示與存儲模塊（1）顯示模塊為了直觀的監(jiān)控平臺運行中的狀態(tài)變化，在對通訊數(shù)據(jù)進行處理后，通過關(guān)聯(lián)變量將各個設(shè)備的重要狀態(tài)信息以數(shù)字或圖表的形式展示出來，如電流、電壓、溫度、SOC 等。其上位機界面如圖 5.7 所示。

圖 5. 8 數(shù)據(jù)存儲表格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事件結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。每一個按鍵對應(yīng)一個事件分支，為防止人員誤操作，在按鍵命令發(fā)出后會彈出確認信息。其控制界面如圖 5.9 所示。

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本文編號：2751190