[发明专利]一种隔离对称式串联反激电路的电池储能系统

说明书

本发明公开了一种隔离对称式串联反激电路的电池储能系统，包括电池单元，由串联的电池单体组成；主功率变换器用于控制电池单元的主电流，主功率变换器与电池单元并联，并接入三相交流电网；及隔离型反激变换器单元，由多个结构相同的隔离型反激变换器串联组成，分别与每个电池单体对应连接进行闭环独立电流控制，用于控制每个电池单体的充放电电流与主电流的差值。本发明通过主功率变换器和隔离型反激变换器单元实现对电池单体的差异电流部分进行独立控制，而无需对全部电池电流进行独立控制，且采用对称式反激电路结灵活实现双向工作，提高电池单体的能量利用率；同时增加RCD吸收电路，确保开关管避免尖峰电压，保证工作安全可靠。

技术领域

本发明涉及储能系统领域以及电力电子变换器领域，具体涉及一种隔离对称式串联反激电路的电池储能系统。

背景技术

随着全球能源安全和气候变化问题的日益严峻，生态环保问题日渐凸显，以新能源和智能电网为标志的新一轮能源技术革命不断孕育发展。为了解决间歇性能源发电带来的能源波动问题，储能技术是解决问题的最佳技术之一。其中，电池储能以其安装方便快捷、建造周期短、扩容改造(模块化)方便等优势，已经得到了广泛应用。

现有的模块化电池储能系统通常采用全功率独立控制型柔性成组储能系统。其主要有三种拓扑结构：H桥级联型柔性成组储能系统、模块化多电平变流器(MMC，modular-multilevel-converter)电池储能系统和DC-DC级联型柔性成组系统。在这现有的三种全功率独立控制柔性成组系统中，不论模块电池电流差异的大小，电池模块的全部充放电电流都要流过各自的变流器开关器件，造成器件电流应力大，导通损耗大等功率损耗，特别是在系统容量增加到较大基数时，问题更加突出。考虑到现阶段各电池模块容量基本在一定范围内波动，即使是梯次利用电池，容量差异也不会太大，没有必要对全部电池的电流进行独立控制。因此，提出了一种更加高效、经济、安全的单体电池部分功率独立电流控制的柔性成组储能系统，不仅在传统的电路结构上增加吸收电路吸收尖峰电压，保证开关管的安全工作和使用寿命，而且拓扑结构设计简单，减小变流器的损耗和成本，以提高电池模块的能量利用率。

发明内容

鉴于以上问题，本发明的目的是提供一种隔离对称式串联反激电路的单体电池储能系统，以解决现有全功率模块化柔性成组系统中，开关器件流过电池模块的全部充放电电流而导致器件电流应力大、成本高，同时也减少开关器件闭合产生的尖峰电压，确保开关器件的安全工作以及使用寿命。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种隔离对称式串联反激电路的电池储能系统，所述的电池储能系统包括：

电池单元，所述的电池单元包括串联的若干个电池单体；

主功率变换器，与所述的电池单元并联，所述的主功率变换器用于控制所述的电池单元的主电流，且主功率变换器接入三相交流电网，其中，主电流是指所有电池单体电流的相同部分；以及

隔离型反激变换器单元，与电池单体一一对应连接，用于对各个电池单体的充放电电流与主电流的差值进行独立闭环控制，其中，充放电电流与主电流的差值为主电流的5％-20％，以适应不同电池单体之间存在的差异，使每个电池单体都能工作在最佳状态；

其中，所述的通过主功率变换器通过矢量控制对主电流进行独立控制；

其中，所述的隔离型反激变换器单元采用对称式反激电路结构，实现双向控制，通过在传统反激电路的基础上增加RCD吸收电路，减小尖峰电压，提高使用寿命；所述的隔离型反激变换器单元利用原边串联的形式接入主功率变换器的直流侧电压，变比约为1；所述的隔离型反激变换器单元通过引入PWM控制策略对各电池单体的充放电电流与主电流的差值进行独立闭环控制，其中，PWM控制开关管的占空比产生的方式包括电压型和峰值电流中的一种。

进一步地，所述的主功率变换器为传统储能并网逆变器结构，包括：