[发明专利]适用于超大规模储能的模块化多回路变流器控制方法

说明书

本发明公开了一种超大规模电池储能模块化多回路变流控制系统，该系统包括多绕组变压器装置和模块化多回路变流器装置，根据模块化变流器单相电路结构，采用交流电源电流解耦控制与电容电压平衡控制相结合，控制模块化多回路变流器，实现了直接控制各回路的循环电流，使直流电容具有良好的电流调节能力，解决超大规模电池储能系统电池之间荷电状态不均衡的问题。

技术领域

本申请涉及超大规模储能变流器技术领域，具体涉及一种适用于超大规模储能的模块化多回路变流器系统，同时涉及一种适用于超大规模储能系统的模块化多回路变流器的控制方法。

背景技术

随着全球能源需求的快速增长和传统能源的日益稀缺，太阳能和风能作为可再生能源的重要形式，近年来装机容量迅速增长。由于可再生能源发电的输出具有较大的波动性和随机性，电网调度可能会出现一系列问题。因此，光伏和风力发电系统的功率波动平滑化非常重要。光伏和风力发电站应配备超大规模储能系统和与系统相适应的储能变流器，利用系统充放电的灵活性，稳定功率输出，提高功率利用率。储能变流器一般采用可扩展能力强、输出谐波特性好的模块化多电平变流器，但由于单体电池的电压低，模块化多电平变流器通常将大量的电池串并联成电池组。电池组在多次充放电过程中会造成单个电池之间荷电状态不均衡，为了简化均衡电池组控制过程，提出适用于低压大电流的超大规模储能系统的模块化多回路变流器。

发明内容

本申请提供一种适用于超大规模储能的模块化多回路变流器系统，解决超大规模电池储能系统电池之间荷电状态不均衡的问题。

本申请提供适用于超大规模储能的模块化多回路变流器系统，包括：

多绕组变压器，用于对不同电压的超大规模电池储能系统提供不同的充电电压；

模块化多回路变流器，由三相桥臂组、桥臂电感以及交流电源组成，用于控制三相桥臂组各支路的环流，使各桥臂电容电压平衡。

优选的，所述多绕组变压器，原绕组为Y接法，副绕组一个Y接法，一个△接法，原绕组连接到交流电源的电感器，副绕组与三相桥臂组的桥臂子单元相连，副边各绕组匝数相同。

优选的，所述三相桥臂组，每相有4个桥臂，桥臂由数目相同的桥臂子单元串联组成，所述每个桥臂子单元内的开关元件额定值相同。

优选的，所述桥臂子单元，通过多个桥臂子单元中开关元件和反向并联二极管的开通与关断，输出阶梯波，逼近正弦波。

本申请同时提供一种适用于超大规模储能系统的模块化多回路变流器的控制方法，包括：

建立多模块化变流器的电路方程；

分别计算多模块化变流器上下桥臂的电流和电压，获得上下桥臂之间的流动功率；

根据交流电源瞬时有功功率和无功功率指令，以及交流电源电压和电流，进行电流解耦控制获得多绕组变压器原绕组相电压；

根据桥臂组电容的平均电压与电容电压给定值、各桥臂电容电压，以及桥臂组电流和环流，通过桥臂组电容电压控制实现各桥臂电压的平衡；

由桥臂组环流控制和桥臂单独控制得到的电压指令，以及多绕组变压器的副绕组电压和直流电源补偿，获得各桥臂子单元的电压给定值。

优选的，建立多模块化变流器的电路方程，包括：

建立多模块变流器的磁动势平衡方程：

N₁i_ac＝-2N_f(i_P1)_ac+2N_f(i_N1)_ac