1.一种具备开关故障容错能力的可重构电池拓扑的控制方法,其特征在于,包括:构建全链接可重构电池拓扑,所述拓扑具备多种可切换的拓扑状态,每种拓扑状态对应一种开关故障类型,用于适配不同开关故障下的电池网络运行需求;
基于所述全链接可重构电池拓扑的各拓扑状态,分别定义开关矩阵和电池SOC状态向量;其中,所述开关矩阵为布尔矩阵,用于表征各拓扑状态下开关的通断状态,SOC状态向量用于表征各拓扑状态下电池的荷电状态;
根据电池网络的期望输出电压与实际输出电压之间的偏差,设定拓扑状态切换标志位,并根据所述标志位更新拓扑状态;
基于电池荷电状态及更新后的拓扑状态更新SOC状态向量,并基于更新后的SOC状态向量,结合电池的串联需求与旁路需求,分别定义串联位置向量和旁路位置向量,根据所述串联位置向量和所述旁路位置向量生成开关位置向量;
根据所述开关位置向量设置全链接可重构电池拓扑中各开关的通断状态,实现开关故障下的电池拓扑动态重构。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述全链接可重构电池拓扑包括电池串联结构和三种开关结构,通过不同开关组合形成多种拓扑状态,每种拓扑状态用于应对一种特定的开关故障工况。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述电池SOC状态向量表示为:;
所述开关矩阵表示为:
;
其中,表示拓扑状态,表示拓扑状态的SOC状态向量,表示拓扑状态下,SOC状态向量中第个元素的SOC,表示拓扑状态的开关矩阵,表示拓扑状态下,开关矩阵中第1行第列的开关的状态;的元素取值为1表示相应位置的开关导通,取值为0表示相应位置的开关关断。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述根据电池网络的期望输出电压与实际输出电压之间的偏差,设定状态切换标志位,并根据所述标志位更新拓扑状态,包括:根据电池网络的期望输出电压与实际输出电压,定义输出电压偏差;输出电压偏差的表达式为:;
其中,表示输出电压偏差,表示期望输出电压,表示实际输出电压;
将所述输出电压偏差与预设的阈值进行比较,以判断当前拓扑状态在开关故障的情况下是否仍具备维持正常输出的能力,并据此定义拓扑状态切换标志位State_on,其逻辑关系表达式为:;
其中,若State_on的值为0表示当前拓扑状态下,系统仍能维持正常输出,无需进行拓扑状态切换,若State_on的值为1则判定当前拓扑状态因开关故障无法满足运行要求,需要切换拓扑状态,拓扑状态更新的表达式为:;
其中,表示全链接可重构电池拓扑中电池的数量。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述基于电池荷电状态及更新后的拓扑状态更新SOC状态向量,包括:采集各电池的实时荷电状态生成初始SOC状态向量SOC(0);
结合所述拓扑状态切换标志位State_on和当前拓扑状态,通过循环左移矩阵更新SOC状态向量;更新表达式为:;
;
;
其中,表示循环左移矩阵,表示的次方,表示循环左移矩阵的行数和列数,且与相等。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,基于更新后的SOC状态向量,结合电池的串联需求与旁路需求,分别定义串联位置向量和旁路位置向量,根据所述串联位置向量和所述旁路位置向量生成开关位置向量,包括:基于更新后的中各电池荷电状态大小,判断需要串联的个电池和需要旁路的个电池;
结合串联电池SOC和旁路电池SOC在中的位置,定义串联位置向量WS-Battery和旁路位置向量WB-Battery,表示为:;
;
其中,表示中第个位置,是串联电池的数量,表示中第个位置,是旁路电池的数量;
根据WS-Battery和WB-Battery生成初始开关矩阵S(0),提取S(0)中元素为1的个开关的位置,定义开关位置向量WSW,表达式为:;
其中,表示开关矩阵S(0)中第行第列的位置,是需要导通的开关数量。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述根据所述开关位置向量设置全链接可重构电池拓扑中各开关的通断状态,实现开关故障下的电池拓扑动态重构,包括:根据所述开关位置向量,设置开关最终输出的通断状态,表达式为:;
其中,表示更新后的开关矩阵中第行第列代表的开关最终输出导通状态,表示更新后的开关矩阵中第行第列代表的开关最终输出关断状态。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述方法还包括,迭代循环进行开关状态设置的过程,以实现对开关故障的持续监测与电池拓扑的动态调整,从而在系统运行期间维持正常输出。
9.一种具备开关故障容错能力的可重构电池拓扑的控制装置,其特征在于,包括:可重构电池拓扑构建模块,用于构建全链接可重构电池拓扑,所述拓扑具备多种可切换的拓扑状态,每种拓扑状态对应一种开关故障类型,用于适配不同开关故障下的电池网络运行需求;
开关矩阵和状态向量定义模块,用于基于所述全链接可重构电池拓扑的各拓扑状态,分别定义开关矩阵和电池SOC状态向量;其中,所述开关矩阵为布尔矩阵,用于表征各拓扑状态下开关的通断状态,SOC状态向量用于表征各拓扑状态下电池的荷电状态;
拓扑状态更新模块,用于根据电池网络的期望输出电压与实际输出电压之间的偏差,设定拓扑状态切换标志位,并根据所述标志位更新拓扑状态;
开关位置向量生成模块,用于基于电池荷电状态及更新后的拓扑状态更新SOC状态向量,并基于更新后的SOC状态向量,结合电池的串联需求与旁路需求,分别定义串联位置向量和旁路位置向量,根据所述串联位置向量和所述旁路位置向量生成开关位置向量;
开关状态设置模块,用于根据所述开关位置向量设置全链接可重构电池拓扑中各开关的通断状态,实现开关故障下的电池拓扑动态重构。
10.一种储能系统,其特征在于,包括如权利要求9所述的具备开关故障容错能力的可重构电池拓扑的控制装置。