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备用电力系统中VRLA电池SOC及SOH的在线估计方法研究

作　者: 朱晨
导　师: 陈后金
学　校: 北京交通大学
专　业: 电路与系统
关键词: 阀控铅酸蓄电池荷电率健康度备用电力系统在线自适应递推最小二乘
分类号: TM912
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

摘要：阀控铅酸(VRLA)蓄电池作为电力可靠供应的最后防线在备用电力系统中发挥着重要作用。由于长期处于浮充而且缺乏维护,一些电池的性能随着使用逐渐变差。由于备用电力系统的电池是串联使用的,有缺陷的电池会导致充放电时电池单体电压的分配不均,从而达不到规范放充电,进一步加速其它电池的老化,使整个电池组的可靠性下降。于是了解每块电池的健康度(SOH)和放电过程中的荷电率(SOC)是至关重要的。由于VRLA电池的高度电化学非线性和动态特性,以及在备用电力系统中的应用特点,要在线、准确的检测每块电池的SOC和SOH一直以来都是相当困难的事。当前唯一公认最可靠的SOH检测方法为完全放电法,但它属于离线检测且费时费力。现有的在线SOC和SOH检测方法中：电压曲线拟合法精度较低；交流电导(内阻)法不能定量地给出SOC和SOH指标,只做定性分析；多频率电化学阻抗分析法只出现在手提设备且造价昂贵,不适合备用电力系统的应用。本文在现有的两种不易受放电率、环境温度、单体老化程度等差异影响的电池放电电压曲线模型基础上,提出了一种全新的放电电压随放电电流、放电深度、电池内阻变化的模型,模型中的参数能在实际应用的放电过程中通过递推最小二乘算法估出,从而使模型能对各种差异自适应调整。结合现有的两种模型和本文提出的新模型各自的特点,本文在最后给出了一种新的适合于备用电力系统应用的SOC和SOH在线估计方法,经实验验证其具备较高的估计精度。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
ABSTRACT  7-8
序  8-11
1 引言  11-15
  1.1 本论文的研究背景  11-14
    1.1.1 什么是VRLA电池  11
    1.1.2 VRLA电池在UPS备用电力系统中的应用  11-12
    1.1.3 VRLA电池的SOC和SOH  12
    1.1.4 SOC和SOH估计方法现状及难点  12-14
  1.2 本论文的内容  14-15
2 文中用到的主要数学原理  15-20
  2.1 递推最小二乘估计基本原理  15-18
  2.2 BP网络简介  18-20
3 基于放电电压特性的SOC和SOH估计  20-41
  3.1 放电电压特性分析及方法的提出  21-25
    3.1.1 归一化放电电压曲线  22-23
    3.1.2 剩余容量域放电电压曲线  23-25
  3.2 两种曲线变换方法的实验验证  25-35
  3.3 两种曲线变换模型下的SOC估计  35-38
  3.4 两种曲线变换模型下的SOH估计  38-41
4 自适应SOC和SOH估计  41-57
  4.1 电压曲线模型的建立  41-44
  4.2 模型中的参数估计  44-49
    4.2.1 改变数据采样率对参数估计的影响  47-48
    4.2.2 先后两次实验参数估计的联系  48-49
  4.3 利用电压曲线模型估计电池的SOC和SOH  49-51
  4.4 自适应SOC和SOH估计的实验结果  51-54
  4.5 综合的SOC和SOH估计方案  54-57
5 总结与展望  57-59
参考文献  59-61
作者简历  61-63
学位论文数据集  63

备用电力系统中VRLA电池SOC及SOH的在线估计方法研究

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