[发明专利]一种超级电容储能站充电装置及控制方法

权利要求书

1.一种超级电容储能站充电装置，其特征在于，所述装置包括三相四线PWM整流器、隔离三电平DC/DC变换器，第一母线电容子单元和第二母线电容子单元；

所述三相四线PWM整流器的交流输入端口并行接入电网系统，所述隔离三电平DC/DC变换器的高压输入端口接入所述三相四线PWM整流器的直流输出端口，所述隔离三电平DC/DC变换器的低压输出端口与超级电容器组连接；

所述第一母线电容子单元、第二母线电容子单元串联连接后并联至所述三相四线PWM整流器的直流输出端口；

隔离三电平DC/DC变换器包括上半桥子模块、下半桥子模块、第一电容单元和第一变压器单元；上半桥子模块的直流输入端并联连接至第一母线电容子单元，下半桥子模块的直流输入端并联连接至第二母线电容子单元，上半桥子模块和下半桥子模块分别包括一桥臂中点，第一电容单元将上半桥子模块及下半桥子模块的桥臂中点串联连接至第一变压器的原边绕组；

隔离三电平DC/DC变换器还包括第一换流辅助电路和第二换流辅助电路；

第一换流辅助电路包括第一辅助电感和第一辅助电容，第一辅助电感的一端连接所述上半桥子模块的桥臂中点，另一端连接第一辅助电容的正极，第一辅助电容的负极连接所述第一母线电容子单元的负极；

第二换流辅助电路包括第二辅助电感和第二辅助电容，第二辅助电感的一端连接所述下半桥子模块的桥臂中点，另一端连接所述第二辅助电容的正极，所述第二辅助电容的负极连接所述第二母线电容子单元的负极。

2.根据权利要求1所述的超级电容储能站充电装置，其特征在于，所述隔离三电平DC/DC变换器还包括与所述第一变压器的副边绕组连接的AC/DC变换单元，所述AC/DC变换单元的交流端口连接至所述第一变压器的副边绕组。

3.根据权利要求1所述的超级电容储能站充电装置，其特征在于，所述超级电容储能站充电装置还包括控制电路；

所述控制电路分别与所述三相四线PWM整流器和隔离三电平DC/DC变换器连接，用于控制所述三相四线PWM整流器和隔离三电平DC/DC变换器的工作参数。

4.一种应用于如权利要求1-3任一项所述的超级电容储能站充电装置的控制方法，其特征在于，所述方法包括：

根据直流电压给定信号与采集到的直流侧电压u_DC计算正、负序dq轴电压控制信号；

将所述正、负序dq轴电压控制信号变换为正、负序αβ轴电压控制信号；

根据第一母线电容子单元的电压u_DC1和第二母线电容子单元的电压u_DC2计算零序电压控制信号；

根据所述正、负序αβ轴电压控制信号和零序电压控制信号生成所述三相四线PWM整流器的三相PWM驱动信号；

采用输出电流闭环控制实现对所述隔离三电平DC/DC变换器的输出控制。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据直流电压给定信号与采集到的直流侧电压u_DC计算正、负序dq轴电压控制信号，包括：

将直流电压给定信号与采集到的直流侧电压u_DC相比较，得到直压偏差信号；

将所述直压偏差信号输入到第一PI控制器中，将所述第一PI控制器的输出信号作为电流环的电流给定信号

根据所述电流给定信号和直流电压给定信号计算有功功率给定信号；

根据电网电压dq轴分量信号以及有功功率给定信号计算电网电流正负序dq轴分量；

将所述电网电流正序d轴分量输入到第二PI控制器中，将所述第二PI控制器的输出信号作为正序d轴电压控制信号；

将所述电网电流正序q轴分量输入到第三PI控制器中，将所述第三PI控制器的输出信号作为正序q轴电压控制信号；

将所述电网电流负序d轴分量输入到第四PI控制器中，将所述第四PI控制器的输出信号作为负序d轴电压控制信号；

将所述电网电流负序q轴分量输入到第五PI控制器中，将所述第五PI控制器的输出信号作为负序q轴电压控制信号。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据第一母线电容子单元的电压u_DC1和第二母线电容子单元的电压u_DC2计算零序电压控制信号包括：

将第一母线电容子单元的电压u_DC1和第二母线电容子单元的电压u_DC2相比较，得到输出电容电压差信号；

将所述输出电容电压差信号输入到第六PI控制器中，讲所述第六PI控制器的输出信号作为零序电流给定信号

将零序电流给定信号和采集到的零序电流i ₀相比较，得到零序电流差信号；

将所述零序电流差信号输入到第七PI控制器中，将所述第七PI控制器的输出信号作为零序电压控制信号