电池与稳压模块、多电平变换储能装置及控制方法、系统

专利主权项内容

1.一种多电平变换储能装置的控制方法，其特征在于：多电平变换储能装置包括储能变流器、多个电池与稳压模块、滤波电容及LC滤波器；所述电池与稳压模块，适用于多电平变换储能装置，包括电池单元与升降压模块；所述电池单元与升降压模块输入端相连；所述升降压模块用于把充放电过程中变化的电池电压转换成恒定的直流电压；所述升降压模块包括电感L1、电容C1、预充电阻R、双刀单掷隔离开关K、隔离开关K1、隔离开关K2、开关管S1及开关管S2；所述隔离开关K2与预充电阻R串联后再与隔离开关K1并联，隔离开关K2与预充电阻R串联后再与隔离开关K1并联后的一端接升降压模块的“+极”输入端，另一端接电容C1和电感L1；所述电容C1的另一端与升降压模块的“-极”输入端及开关管S1的发射极相连；所述电感L1的另一端与开关管S2的发射极及开关管S1的集电极相连；所述开关管S2的集电极和开关管S1的发射极分别连接双刀单掷隔离开关K的一侧，所述双刀单掷隔离开关K的另一侧接升降压模块的输出端；所述升降压模块通过控制双刀单掷隔离开关K、隔离开关K1、隔离开关K2的开、闭合顺序，实现模块的逻辑控制；所述电感L1、电容C1用于起到短时的存储和释放电能的作用，同时还起到平滑流入电池的电流纹波的作用；所述预充电阻R用于对滤波电容的电压起到预充作用；所述储能变流器为电压源型多电平变流器，用于当需要放电时把电池的直流电能转换成交流电能传送至交流电网，当需要储能时把交流电网多余的电能转换成直流电能储存进电池；所述多个电池与稳压模块采用并联方式、串联方式或串并联方式连接后，接入储能变流器的直流侧；所述滤波电容位于电池与稳压模块和储能变流器之间，采用两个电容器串联，用于对电池与稳压模块输出的直流电压进行滤波；所述LC滤波器由三相电抗器和电容器组组成，三相电抗器位于电容器组与储能变流器之间，电容器组采用三个电容器角接，接在三相电抗器与储能装置输出端之间；所述多个电池与稳压模块采用串并联的方式连接，具体为：两个电池与稳压模块串联，串联后的正极接储能变流器的正母线上，串联后的负极接在储能变流器的负母线上，两个稳压模块的中间连接线接在储能变流器的零母线上；上下两个电池与稳压模块串联为一组，其他组采用相同的形式接到储能变流器的直流侧；电池与稳压模块采用串并联的连接方式时，模块的总数量N是2的整倍数，N的最小值是2；电池与稳压模块中升降压模块的控制逻辑如下：首先闭合双刀单掷隔离开关K，把电池与稳压模块与储能变流器连接；然后闭合隔离开关K2；等待预设时间后，闭合隔离开关K1，断开隔离开关K2；所述多电平变换储能装置的输出端直接与电网相连、用电负载相连或通过变压器经过变压后接入目标电网；所述多电平变换储能装置的控制方法包括：启动电池与稳压模块，通过启动升降压模块输出得到一个稳定的直流电压，使电池与稳压模块实现稳压，具体过程包括：将电池接入升降压模块输入端，闭合双刀单掷隔离开关K，把电池与稳压模块与储能变流器连接；然后闭合隔离开关K2；等待预设时间后，闭合隔离开关K1，断开隔离开关K2；采用输出电压闭环控制，将通过闭环控制得到的调制波与三角载波进行比较控制升降压模块中的开关管S1和开关管S2，实现直流电压的稳定输出；通过控制储能变流器实现对电池的充放电；当多电平储能变换装置输出端需要放电时，储能变流器工作在逆变器状态，把电池内的直流电能通过储能变流器逆变成所需的交流电能；当多电平储能变换装置输出端有能量流入时，储能变流器工作在整流状态，把流入的交流电能转换成直流电能，再经过电池与稳压模块中的升降压模块，对电池进行充电；对LC滤波器进行控制，滤除流入或流出储能变流器的谐波，并采用有源阻尼的方法抑制LC滤波器的电流谐振，实现整个多电平储能变换装置的稳定控制；电池与稳压模块在实现稳压的同时还能实现各模块内部电池单元SOC的均衡控制，均衡控制过程包括：分别计算上半母线和下半母线所包含电池单元SOC的平均值；根据电池单元SOC平均值的大小，动态的调整上下母线的电压值，进而调整上下母线电池单元的SOC；分别计算上下母线中并联各簇电池单元的SOC，通过检测电池电流的方向，判断电池的充电或放电状态；根据各电池单元的SOC及电池的充放电状态，调整电池充放电电流的大小，实现各电池单元SOC的均衡。