[发明专利]基于电池重组的可展延式三相交流系统及其控制方法

说明书

一种基于电池重组的可展延式三相交流系统与方法。系统包括可重组电池阵列，可连接至负载或与电网进行并网，并具有多个电池阵列模块。可重组电池阵列执行对负载或电网放电，或使负载或电网对可重组电池阵列充电。可重组电池阵列包括执行操作模式的其中一个：由多个电池阵列模块的输出分别产生一相应的单相交流电压；由多个电池阵列模块中选择三个，以产生相应的三相交流电压；及从多个电池阵列模块中以产生多个三相交流电压，并将多个三相交流电压并联，以进行功率展延。

技术领域

本发明是有关于一种电池重组技术，且特别是有关于一种基于电池重组的可展延式三相交流系统。

背景技术

因应全球面临气候变迁与节能减碳的趋势需求，加上未来原油及其他传统能源将逐渐短缺，再生能源的发展显现其重要性与迫切性。为解决缺电危机，储电系统日趋重要，其中电池为最广泛的储能元件，甚至在30年后之比重将有可能超越石油与燃煤，成为全球主要的储电能源。近年来已将储能系统视为重要政策并积极发展。储电为新成形的产业，近年在各国政府策略性地推广下，加上再生能源在许多国家已达饱和造成电力系统的问题，使得储电系统的需求逐渐萌芽。

在电力系统中，无论发电、输电、配电、及用电端，都有做储电的需求，在离峰时间可以将能量储存下来，当需要用电时，再将电通过电网传送到各个家庭。现今新兴的技术是如何通过储能/储电系统将电力再送至电网，这将慢慢成为电力电子产业新兴的议题。此技术将可广泛地应用在储电系统中。

现阶段，再生能源系统多专注于电池及模块的效率与价钱。但随着系统普及与成熟，再生能源系统已达瓶颈，为持续改善电源管理的效能及实用性，电池模块后的转能变流器设计扮演重要角色。因此，若将整体系统设计上能进行更完整考虑，此系统也可以应用在电动车充换电系统，并且对于车用汰役电池，做最妥善的处理。

此外，由于绿能环保的议题日趋重要，储能电厂及电动车、电动机车的产业持续蓬勃发展。然而这两者对电池的需求数量是相当大的。锂电池为现今广泛被使用的产品，它的优点会驱使锂电池未来全面取代现今的铅酸电池。随着云端运算运用及网络储存装置的普及，为提升续航力也纷纷采用电池重组系统，组成能源阵列的电池模块。电池重组系统的高额输出电压就需要加入更新颖、更繁复的控制策略。因此，电池重组系统必须需要电池管理系统和一个转能系统，搭配电池切换模块(使用(Enable Mode)模块或不使用(BypassMode)模块)，维持系统最佳化应用状态，才能发挥最大能源效益。

发明内容

基于上述，根据一实施方式，本发明提供一种基于电池重组的可展延式三相交流系统，包括可重组电池阵列，其可连接至负载或与电网进行并网，可重组电池阵列具有多个电池阵列模块。可重组电池阵列执行对负载或电网进行放电，或使负载或电网对所述可重组电池阵列进行充电。可重组电池阵列包括执行操作模式的其中一个：由多个电池阵列模块的输出分别产生一相应的单相交流电压；由多个电池阵列模块中选择三个，以产生相应的三相交流电压；及从多个电池阵列模块中以产生多个三相交流电压，并将所述多个三相交流电压并联，以进行功率展延。

根据一实施方式，产生所述单相交流电压包括：交流合成直接对应使用端不同的交流电压，对所述多个电池阵列模块的每一个，进行电池组态控制，以产生多阶直流电压；将所述多阶直流电压与补偿后的电流命令叠加，以产生全波直流信号；以及通过极性变换器，将所述全波直流信号变换成所述单相交流电压，此电压是可改变的(scalable)，对应到不同的交流电压，并且可做到双向充放电(bi-direction)。

根据一实施方式，当所述可重组电池阵列为离网型，产生所述三相交流电压还包括：从选出的所述三个电池阵列模块产生的相应的三个单相交流电压中，选择其中一个作为主单相交流电压，其余两个作为从单相交流电压；以所述主单相交流电压的相位为基准，使两个所述从单相交流电压的相位分别领先与落后所述主单相交流电压的相位，以产生独立运行的三相交流电压；以及将所述三相交流电压提供给所述负载，或并入所述电网。