[发明专利]一种双管正激多端口独立电流控制的电池储能系统

说明书

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，具体地，涉及一种双管正激多端口独立电流控制的电池储能系统。

背景技术

随着全球能源供应日益紧张以及环境污染的加剧，新能源发电技术迅速崛起，一方面太阳能发电和风力发电等可再生能源具有污染小、取之不竭的优势，受到了极大的关注，另一方面可再生能源发电的输出具有很大的波动性和随机性，影响并网的稳定性、可靠性以及安全性，而储能是应对这一挑战的最佳技术之一。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，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，提出了一种结构简单、高效、安全的独立电流控制的电池储能系统，减小变流器的损耗和成本，实现最大工作占空比大于0.5、避免功率开关器件直通短路以及电压升降范围宽的优点，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双管正激多端口独立电流控制的电池储能系统，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，同时避开功率开关器件直通短路的危险，实现最大工作占空比大于0.5以及电压升降范围宽。

为了实现上述目的，本发明通过如下技术方案实现：

一种双管正激多端口独立电流控制的电池储能系统，包括：

电池单元，所述电池单元包括串联的多组电池模块，也可以是串联的电池单体；

主功率变换器，所述主功率变换器与所述电池单元并联，用于控制所述电池单元的主电流，所述主功率变换器接入三相交流电网；以及

双管正激集成变换器，与多组电池模块连接并分别对每组电池模块进行闭环独立控制，用于控制每组电池模块的充放电电流与所述主电流的差值。

所述双管正激多端口独立电流控制的电池储能系统，还包括控制电路，控制电路分别与主功率变换器、双管正激集成变换器连接。

优选的，所述主功率变换器包括：

第一电容器，与所述电池单元并联；以及

第一开关管至第六开关管，所述第一开关管至第六开关管的每个开关管分别反并联一个二极管，第一开关管连接在第一电感器的第一端与电池单元的正极之间，第二开关管连接在第一电感器的第一端与电池单元的负极之间，第三开关管连接在第二电感器的第一端与电池单元的正极之间，第四开关管连接在第二电感器的第一端与电池单元的负极之间，第五开关管连接在第三电感器的第一端与电池单元的正极之间，第六开关管连接在第三电感器的第一端与电池单元的负极之间，第一电感器、第二电感器和第三电感器的第二端分别接入三相交流电网的一相。

所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管的栅极均与控制电路相连，使第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管的导通与关断由控制电路控制。

优选的，所述双管正激集成变换器包括：

原边集成式高频隔离变压器，所述原边集成式高频隔离变压器包括一个集成原边绕组和多个副边绕组：

原边变换器，与所述集成原边绕组连接；以及

多个副边变换器，每个副边绕组通过每个副边变换器与每组电池模块对应连接。

进一步地，优选的，所述原边变换器包括：

第二电容器，与所述电池单元并联；

第七开关管和第八开关管，所述第七开关管第八开关管的每个开关管分别反并联一个二极管，第七开关管连接在所述集成原边绕组的第一端子与所述电池单元的正极之间；所述第八开关管连接在所述集成原边绕组的第二端子与所述电池单元的负极之间；以及

第一钳位二极管和第二钳位二极管，所述第一钳位二极管连接在所述电池单元的正极与所述集成原边绕组的第二端子，所述第二钳位二极管连接在所述电池单元的负极与所述集成原边绕组的第一端子。

所述第七开关管、第八开关管的栅极均与控制电路相连，使第七开关管、第八开关管的导通与关断由控制电路控制。

优选的，所述副边变换器包括n个独立单元，其中副边绕组W₁所在的第一个独立单元包括