[发明专利]不对称三相星形级联多电平混合储能系统的分相控制方法

说明书

本发明公开了一种不对称三相星形级联多电平混合储能系统的分相控制方法，分析单相电池链节输出电压、电流的稳定范围，确定三相星形系统的工作范围；对各相电池链节进行开环电压控制，使各电池链节输出指令电压，达到充放电平衡；根据电网电压和开环电压，计算电容链节有功电流和无功电流的相位；对各相电容链节进行有功电流控制、无功电流控制和电网电压前馈控制，使各电容链节输出指令电流，电容电压保持稳定。本发明在三相共同稳定工作范围内进行分相控制，提高了系统四象限运行的稳定性，并且能够防止链节单元过调制，抑制输出电流谐波，适用于不对称故障情况。

技术领域

本发明涉及电力电子技术，具体涉及一种不对称三相星形级联多电平混合储能系统的分相控制方法。

背景技术

基于级联多电平变换器的混合储能系统通过将不同类型的直流电压源结合，有效改善了系统性能，节约了维护成本。电池具有较高的能量密度，电容维护成本较低，将电池与电容共同作为H桥直流侧电压源，使得系统具有四象限运行能力的同时，还可以用较低成本获得较高的输出电压等级。当各相电池链节发生不对称故障时，需要切除故障电池模块，此时系统转化为不对称三相级联多电平混合储能系统。传统的解耦控制方法由于不能独立实现各相内部的功率分配，不能对不对称故障进行有效调控。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不对称三相星形级联多电平混合储能系统的分相控制方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种不对称三相星形级联多电平混合储能系统的分相控制方法，包括如下步骤：

步骤1、分析单相电池链节输出电压、电流的稳定范围，确定三相星形系统的工作范围；

步骤2、对各相电池链节进行开环电压控制，使各电池链节输出指令电压，达到充放电平衡；

步骤3、根据电网电压和开环电压，计算电容链节有功电流和无功电流的相位；

步骤4、对各相电容链节进行有功电流控制、无功电流控制和电网电压前馈控制，使各电容链节输出指令电流，电容电压保持稳定。

步骤1中，确定三相星形系统共同的稳定工作范围的具体方法为：

步骤2.1、确定电池链节调制比和输出电压相位的稳定工作范围，具体公式为：

其中：

式中，M为各相电池链节数量，N为各相电容链节数量，v_bat为电池链节直流侧电压，v_cap为电容链节直流侧电压，v_s为电网电压，v_r1为电池链节总输出电压，v_r2为电容链节总输出电压，δ为v_r1与v_s夹角，K为电池链节总调制比，ω为电网电压基波频率，L为滤波电感；

步骤2.2、确定各相并网电流的稳定工作范围，具体公式为：

式中，α为电流工作相位；

步骤2.3、确定三相系统的电流工作范围，由范围最小的一相决定，若C相电流工作范围最小，则三相系统的电流工作范围具体为：

步骤2中，对各相电池链节进行开环电压控制的具体方法为：

步骤3.1、由锁相环(PLL)获得电网电压v_s相位；

步骤3.2、根据给定的功率指令，确定并网电流的参考幅值Is^*和工作相位α，具体为：