[发明专利]一种模块化三电平储能装置并离网控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及储能技术领域，特别是一种模块化三电平储能装置并离网控制方法。

背景技术

储能装置（储能系统中，与储能电池组配套，连接于电池组与电网（或负荷）之间，把电网电能存入电池组或将电池组能量回馈到电网（或负荷）的装置。）储能技术在很大程度上可以解决新能源发电、电动汽车充电的随机性、波动性问题，可以实现新能源发电的平滑输出，能有效调节新能源发电和电动汽车充电引起的电网电压、频率及相位的变化，使大规模风电及太阳能发电方便可靠地并入常规电网，并减小大规模电动汽车无序充电对电网的影响。

储能装置目前在国内外仍处于示范运行阶段，尚未大规模推广，已投入示范工程的大多数为小容量的示范性储能装置，而且大多采用两电平变流器，当容量加大时，多机并联体积庞大，占地面积大、成本高且可靠性、可维护性较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种模块化三电平储能装置并离网控制方法，能有效解决可再生能源(如光伏、风电等)对电网稳定性、电能质量和经济性影响，能够平滑有功功率、调节无功功率、电网故障时给负载供电。

本发明方法采用以下方案实现：一种模块化三电平储能装置并离网控制方法，其特征在于：该储能装置由隔离变压器、LCL滤波器、双向变流器、直流滤波器以及蓄电池依次级联构成；所述控制方法包括：

当该储能装置并网运行时，采用带中点电位补偿的双闭环控制策略，通过在并网电流单环控制中加入功率前馈和电池电流外环控制，加快系统的响应速度、减小直流电流纹波；

在该储能装置离网运行时，通过在输出电压外环、电感电流内环控制基础上，加入零序电压注入的中点电位闭环控制方法，即通过在三相调制信号中注入零序电压来控制中点电位的直流和低频波动，以实现三电平电容中点电压的平衡控制；

在该储能装置多机并联运行时，采用主从式并联控制，即每个模块的变流器均运行于电压源工作模式，每个变流器采用下垂控制保证均流效果；各模块以各自的有功功率P和无功功率Q为依据，调整各自输出电压的频率和幅值实现系统中各台变流器的均流运行。

在本发明一实施例中，所述并网运行时，采用带限幅比例因子的中性点电压平衡控制算法，将中点电容电压偏差平衡在一定范围内。

在本发明一实施例中，当所述的储能装置为双模式运行，所述控制方法中还加入孤岛检测；所述孤岛检测采用孤岛后加入无功功率扰动的检测方法，其无功功率值可通过Q-f曲线求取负载曲线的最大斜率得出。

在本发明一实施例中，当所述的储能装置为单模式运行，所述控制方法中还加入低电压穿越，该低电压穿越时向电网注入无功量与电压跌落的关系为2×(0.9-U_T)I_N，切换开关的切换条件是ABC三相电压均小于 90%额定电压，关机的条件是ABC三相电压任意一相小于20%额定电压。

在本发明一实施例中，所述均流控制的实现方式为：通过CAN接口广播到CAN网，同时从CAN网获得其他模块的有功和无功功率，然后计算得到系统的平均有功和无功功率；每个模块根据平均有功功率与本地有功功率之差，经过PI控制器得到频率的调整量，对相位进行调整，保证有功功率的均分；根据平均无功功率与本地无功功率之差，经过PI控制器得到电压的调整量，保证无功功率的均分；最后，将功率控制计算得到的电压指令叠加到离网电压外环指令上，即可实现对储能装置多模块并联的协调均流控制。

本发明的优点如下：

本发明方法采用的储能装置的主电路拓扑采用三电平双向变流器设计，降低了开关器件的损耗、提高了输出电压的利用率、功率因数，减小了谐波电流含量、直流侧电流纹波，提高了整套装置的可靠性；本装置采用模块化设计，可以方便地配置出不同规格的产品、缩短了产品的生产周期，降低了生产、运输成本，提高了空间利用率且易于运输、安装、维护，提高了整个产品的性能、具有更高的可靠性、安全性。

附图说明

图1模块化三电平储能装置主电路拓扑。

图2储能装置并网控制框图。

图3储能装置多模块并联控制框图。

具体实施方式

下面结合附图及实施实施例对本发明做进一步说明。

储能装置是与储能电池组配套，连接于电池组与电网（或负荷）之间，把电网电能存入电池组或将电池组能量回馈到电网（或负荷）的装置。储能装置主要由主回路和控制回路两部分组成，如图1所示，主回路主要由隔离变压器、LCL滤波器、双向变流器、直流滤波器以及蓄电池依次级联构成。