[发明专利]一种高压电池储能功率变换器优化系统及方法

说明书

本发明涉及储能功率变换器优化控制技术领域，具体提供了一种高压电池储能功率变换器优化系统及方法，包括：工况仿真模块、损耗计算模块和综合分析模块；所述工况仿真单元，用于对高压电池储能功率变换器进行暂稳态仿真；所述损耗计算单元，用于计算高压电池储能功率变换器在暂稳态仿真环境中的损耗；所述综合分析单元，用于基于所述压电池储能功率变换器在暂稳态仿真环境中的损耗对高压电池储能功率变换器进行综合优化。本发明提供的技术方案能够给三电平变换器控制、调制策略算法选择、器件参数选择和热设计提供依据。

技术领域

本发明涉及储能功率变换器优化控制技术领域，具体涉及一种高压电池储能功率变换器优化系统及方法。

背景技术

1500V高电压储能系统技术，是一种充分考量当前已有电池本体技术水平、电力电子器件技术水平等关键技术现状，兼顾系统安全性、可靠性、稳定性设计的储能系统降本增效技术，有三方面的优势：1)降低储能交直流系统配套设备成本，基于直流1500V的高压技术，同样容量的储能系统可以大幅减少电池簇数量和电流幅值，进而降低系统内交直流开关、线缆、变换器和变压器等设备的成本；2)降低系统造价，更高的功率密度，使系统设备的占地面积和EPC施工量均有降低；3)提升系统效率，直流电压的提高带动交流电压的提高，交直流线损和变压器损耗均有所降低，变流器效率更高，储能电站系统效率预期可以提升2％以上。

1500V高压电池储能功率变换系统主电路拓扑采用三电平拓扑，其与两电平拓扑相比，使用相同电压等级的功率器件可实现更高电压更大容量输出，且在相同开关频率下，交流输出电压电平数越多，谐波含量越低。损耗、中点电压控制和输出谐波是三电平功率变换器三项重要指标，也是设计难点。损耗计算仿真是换流器系统设计、器件参数选择和热设计的一个重要依据，国内外学者建立的IGBT损耗模型主要集中于物理结构的损耗模型，目前的损耗计算为离线计算方式，不能在系统仿真阶段在线计算，无法分析不同调制方法、不同负载特性下变流器的损耗情况，较难实现变换器的损耗优化和结构紧凑化设计；更无法实现损耗、中点电压控制和输出谐波的综合优化设计。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提出了一种高压电池储能功率变换器优化系统及方法。

第一方面，提供一种高压电池储能功率变换器优化系统，所述高压电池储能功率变换器优化系统包括：工况仿真模块、损耗计算模块和综合分析模块；

所述工况仿真单元，用于对高压电池储能功率变换器进行暂稳态仿真；

所述损耗计算单元，用于计算高压电池储能功率变换器在暂稳态仿真环境中的损耗；

所述综合分析单元，用于基于所述压电池储能功率变换器在暂稳态仿真环境中的损耗对高压电池储能功率变换器进行综合优化。

优选的，所述工况仿真单元包括：主电路模块、运行模式选择模块、控制及调制策略模块、负载特性模块、故障模拟模块和监测模块；

所述主电路模块，用于按电网等效电路和储能系统三电平功率变换拓扑对高压电池储能功率变换器运行环境进行建模；

所述运行模式选择模块，用于选择储能系统的充放电模式；

所述控制及调制策略模块，用于执行储能系统的控制和调制策略；

所述负载特性模块，用于模拟高压电池储能功率变换器运行环境中阻性、感性和容性负载；

所述故障模拟模块，用于模拟高压电池储能功率变换器运行环境中故障类型；

所述监测模块，用于监测高压电池储能功率变换器的输出电压、电流及功率器件IGBT的驱动脉冲信号。

进一步的，所述控制和调制策略包括下述中的至少一种：中点电压控制，正弦脉宽调制、空间电压矢量调制。