[实用新型]一种多绕组谐振独立电流控制的电池储能系统

说明书

本实用新型公开了一种多绕组谐振独立电流控制的电池储能系统，包括电池单元，由串联的多组电池模块组成；主功率变换器用于控制电池单元的主电流，与电池单元并联，且主功率变换器接入三相交流电网；及辅助功率变换器，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主电流的差值。本实用新型通过主功率变换器和辅助功率变换器实现对电池模块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，且原边变换器采用集成单绕组结构，减小变流器的成本和损耗；同时副边变换器采用LLC谐振的电路拓扑，利用软开关技术有效降低高频条件下开关损耗及电磁干扰，提高电池模块的能量利用率。

技术领域

本实用新型涉及储能系统领域以及电力电子变换器领域，具体涉及一种多绕组谐振独立电流控制的电池储能系统。

背景技术

随着环境污染、气候变暖以及化石燃料储量的大幅度降低，利用可再生能源发电成为研究热点。新能源发电大规模并网的不稳定性、间歇性、不可预测性将会给电力系统的稳定运行带来新的挑战，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。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，目前亟待提出了一种结合软开关技术，更加高效、安全的部分功率独立电流控制的柔性成组储能系统，减小变流器的损耗和成本，以提高电池模块的能量利用率。

实用新型内容

鉴于以上问题，本实用新型的目的是提供一种多绕组谐振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，同时避开开关器件电压和电流重合而导致开关网络的导通损耗大的问题。

本实用新型的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种多绕组谐振独立电流控制的电池储能系统，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多组电池模块；

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模块电流的相同部分；以及

辅助功率变换器，与多组电池模块连接，用于对各组电池模块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％，以适应不同电池模块之间存在的差异，使每个电池模块都能工作在最佳状态；

所述的主功率变换器通过矢量控制对主电流进行控制，所述的辅助功率变换器为双向隔离DC-DC变换器，通过引入同步控制策略对各电池模块的充放电电流与主电流的差值进行独立闭环控制，从而实现对多组电池模块充放电电流的独立控制。

进一步地，所述的主功率变换器为并网逆变器结构，包括：

第一电容器210，与所述的电池单元并联；以及