[发明专利]基于锂电池储能的功率转换系统及其控制方法

权利要求书

1.一种基于锂电池储能的功率转换系统，包括锂电池系统、变流器电路、滤波器、并网电路和DSP芯片；所述的锂电池系统、变流器电路、滤波器依次顺序连接，DSP芯片连接到变流器的开关器件，用以输出控制电压，其特征在于所述的锂电池系统连接到变流器的直流端，锂电池系统由锂电池单体串并联组成，串并联后形成的锂电池系统的电压不小于电网系统电压等级的1.633倍；所述的滤波器为LCL滤波器；所述的LCL滤波器由3组串联电感组和3个电容组成，电感两两串联为一电感组，三组电感组的一端分别接变流器三相交流输出端，三个电感组的另一端分别连接电网；3个电容的一端相互连接形成公共端，3个电容的另一端分别连接三组串联电感的公共端；对所述的锂电池系统进行电池荷电状态SOC监测。

2.根据权利要求1所述的基于锂电池储能的功率转换系统，其特征在于监测所述的锂电池系统的荷电状态SOC和充放电电流i_B的方向，判断SOC是否越限：当锂锂电池系统SOC≥0.8时，停止锂电池系统充电，电网侧需要功率补偿时，锂电池系统提供功率补偿；当锂电池系统SOC≤0.3时，停止锂电池系统放电，电网侧需要功率吸收时，锂电池系统提供功率吸收；当0.3＜SOC＜0.8时，根据电网侧需求，锂电池系统补偿或吸收功率。

3.对权利要求1所述的基于锂电池储能的功率转换系统的控制方法，其特征在于所述的变流器采用SVPWM技术控制，步骤如下：

检测变流器电网侧三相电流i、电网侧三相电压v和LCL滤波器电容的三相电流i_c；电网侧三相电压v经过PLL锁相环，得到相角n，用于参与Park变换和Park反变换；电网侧三相电流i、电网侧三相电压v、电容三相电流i_c分别经过Clarke变换，得到定子静止坐标系分量i_αβ、v_αβ和i_cαβ；i_αβ、v_αβ和i_cαβ再经过Park变换，得到dq轴分量i_q、i_d、v_q、v_d、i_cq、i_cd；其中i_q、i_d、v_q、v_q经过瞬时功率计算，得到实际输送到电网的有功功率P和无功功率Q；有功功率P与给定有功功率P^*做差后，经过一个PI环节，得到给定有功电流i_q^*；无功功率Q与给定无功功率Q^*做差后，经过一个PI环节，得到给定无功电流i_d^*；i_q^*与i_q做差后，经过一个PI环节，得到控制电压dq轴初步给定分量v_q’；i_d^*与i_d做差后，经过一个PI环节，得到控制电压dq轴初步给定分量v_d’；v_q与直流轴电压补偿分量i_dωL相加后，再与v_q’做差，得到变流器给定电压v_q^*；v_d与交流轴电压补偿分量i_qωL相减后，再与v_d’做差，得到变流器给定电压v_d^*；v_q^*与i_cq经过一个Kd环节后的值做差后，再经过Clarke反变换，得到控制电压定子静止坐标系分量v_α^*；v_d^*与i_cd经过一个Kd环节后的值做差后，再经过Clarke反变换，得到控制电压定子静止坐标系分量v_β^*。v_α^*、v_β^*经过Park反变换后得到控制电压v_C^*；

根据开关器件的开通和关断时间计算死区时间Tc；定义电流极性由变流器流向电网为正；对变流器三项输出端a相电流i_a进行极性检测，检测后经过补偿电压计算公式U_com＝Tc/Ts×U_dcsgn(i)计算得到补偿电压U_com，式中Tc为死区时间，Ts为一个PWM波周期，sgn()为符号函数；将补偿电压U_com与控制电压v_C^*相加，得到死区补偿后的控制电压v_C；

检测锂电池系统荷电状态SOC和锂电池系统充放电电流i_B的方向，判断锂电池系统荷电状态SOC是否越限：如锂电池系统荷电状态SOC，由DSP输出逻辑值1，如锂电池系统荷电状态SOC越限，则输出逻辑值0，所述的的逻辑值；与所述的死区补偿后的控制电压v_C相与后，作为变流器SVPWM的控制电压；

采用SVPWM方法控制变流器，SVPWM利用变流器三相桥输出的8个电压矢量来合成指令电压矢量，用“1”表示每相上桥臂开关导通，用“0”表示下桥臂开关导通，则上述8种工作状态依次表示为100、110、010、011、001、101以及111和000，前6种状态有输出电压，属有效工作状态，后两种状态全部是上管通或下管通，没有输出电压，称之为零工作状态，所要的电压矢量用基本矢量线形组合实现，基本矢量的作用时间一般小于开关周期To的60°，不足的时间用“零矢量”补齐。