[发明专利]一种级联多电平电池储能系统子模块电容预充电电路及其控制方法

说明书

本发明提供一种级联多电平电池储能系统子模块电容预充电电路及其控制方法，包括电源、电容支路、电力变换模块以及控制器电路模块，所述电源的正极与所述电容支路、电力变换模块以及控制器电路模块的正极端连接，所述电源的负极与所述电容支路、电力变换模块以及控制器电路模块的负极端连接；所述电容支路包括电容C、与所述电容C并联的采样模块以及半导体器件T，所述电容C的一端与电源的正极连接，另一端与半导体器件T的一端连接，所述半导体器件T的另一端与电源的负极连接。本发明只用一个半导体器件对电容进行充电，实现电容预充电及电容放电回路切除功能的同时，简化了电容预充电及电容切除电路拓扑结构，降低了系统硬件成本，提高了系统工作效率。

技术领域

本发明涉及电气领域，具体涉及一种级联多电平电池储能系统子模块电容预充电电路及其控制方法。

背景技术

在级联多电平电池储能系统中，子模块具体包括子模块电池包、并联电容、电力变换单元，其中并联电容主要的作用是吸收电池充电过程和放电过程时的纹波电流，使流入或流出电池的电流为直流，减小纹波电流对电池的损害。然而，若电容电压和电池电压相差较大，开关闭合时，会产生较大的瞬时冲击电流，容易对电容、开关以及电池造成不可逆的损害，所以系统在工作前需要对电容进行预充电，使电容电压和电池包电压接近，避免开关闭合瞬间电池对电容的瞬时冲击电流造成的损害。同时，在系统停止工作时，电容和电池形成放电回路，电池包会通过电容不断放电，严重影响系统效率，所以需要在电池包和电容之间添加开关，以便系统在停止工作时将电容放电回路切除，以便提高系统效率。

现有技术下，子模块电容预充电电路结构复杂、开关器件选型要求高、驱动需要隔离、电路器件较多等问题，成本高且难以控制、充电效率低。

发明内容

为了解决现有技术下，子模块电容预充电电路结构复杂、开关器件选型要求高、驱动需要隔离、电路器件较多等问题，需要提供一种适用于级联多电平电池储能系统子模块的电容预充电路，简化电路结构和控制方法，提高预充电效率。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种级联多电平电池储能系统子模块电容预充电电路，包括电源、电容支路、电力变换模块以及控制器电路模块，所述电源的正极与所述电容支路、电力变换模块以及控制器电路模块的输入端连接，所述电源的负极与所述电容支路、电力变换模块以及控制器电路模块的输出端连接；所述电容支路包括电容C、与所述电容C并联的采样模块以及半导体器件T，所述电容C的一端与电源的正极连接，另一端与半导体器件T的一端连接，所述半导体器件T的另一端与电源的负极连接。

进一步地，所述电力变换模块包括电力变换单元，所述电力变换单元的一端与所述电容C的一端连接，另一端与所述半导体器件T的另一端连接。

进一步地，所述控制器电路模块包括Buck模块以及与所述Buck模块连接的控制模块，所述Buck模块的输入端与所述电源的正极连接，另一端与所述电源的负极连接所述控制模块用于电容电压采样并向所述半导体器件T传递驱动信号。

一种级联多电平电池储能系统子模块电容预充电电路的控制方法，包括以下步骤：

预设电容电压与电源电压的差值ΔU；

控制模块通过采样模块采集电容电压并与电源电压进行比较；

若电容电压与电源电压的差值大于ΔU；通过控制模块向半导体器件T发送高频驱动信号，对电容进行预充电；

若电容电压与电源电压的差值小于ΔU或电容预充电完成后，保持半导体器件闭合，系统即可正常工作；

系统停止工作后，通过控制模块向半导体器件T发送断开驱动信号，断开半导体器件，切除电容放电回路。

进一步地，所述电容预充电包括以下步骤：

设置电容预充电的电压，并实时对电容电压进行采样；