[发明专利]一种模块化储能变换器的组合控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，特别涉及了一种模块化储能变换器的组合控制方法。

背景技术

双向直流储能变换器作为储能系统中储能元件与直流母线的接口，在整个储能系统中发挥着重要的作用。而在储能变换器的配置上，模块化的配置方案与传统的单变换器方案相比，又有着配置灵活、扩展性强、便于系统的冗余设计、容易满足不同功率和电压等级的需求等优点，正不断受到人们的关注。采用模块化的方案时，在实际使用中，可以根据系统的实际需求，投入相应数量的变换器模块，不同模块间通过串联或并联的方式组合运行，以满足不同功率等级和电压等级的需求。

然而，当多变换器组合运行时，由于不同模块间分布参数差异，如果不采取相应的均压、均流控制，必然会导致模块间电压、电流的不均。从而使得组合系统中的某些模块电压或电流应力过大，以致变换器的使用寿命缩短，甚至导致变换器的损坏。同时，对于双向变换器而言，由于变换器的能量可以双向流动，某些情况下，还可能在不同模块间形成较大的功率环流。因此，为了保证组合系统的稳定运行，需要一套有效的多变换器组合控制策略。

现有文献对多变换器的串并联控制策略已做了许多研究，其方法大致可分为有互连线法和无互连线法两种。无互连线法最常见的如下垂法，该方法实现简单，但均衡效果相对较差；有互连线法，是指各模块间存在均压、均流母线的方法，该方法均衡效果相对较好，但实现相对也较为复杂。然而，目前的研究大多都是针对单向变换器展开的，关于双向变换器组合控制策略的研究则较为少见。

发明内容

为了解决上述背景技术提出的技术问题，本发明旨在提供一种模块化储能变换器的组合控制方法，实现多双向变换器的组合控制，保证组合系统的稳定运行。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种模块化储能变换器的组合控制方法，所述模块化储能变换器包括低压侧缓冲电容、低压侧蓄电池、蓄电池侧解耦电容、第一低压侧滤波电感、第二低压侧滤波电感、低压侧等效漏感、第一低压侧上开关管、第一低压侧下开关管、第二低压侧上开关管、第二低压侧下开关管、功率变压器、高压侧上开关管、高压侧下开关管、第一高压侧半桥电容、第二高压侧半桥电容以及母线侧解耦电容，第一低压侧上开关管的发射极连接第一低压侧下开关管的集电极，第二低压侧上开关管的发射极连接第二低压侧下开关管的集电极，第一低压侧上开关管的集电极连接第二低压侧上开关管的集电极和低压侧缓冲电容的第一端，第一低压侧下开关管的发射极连接第二低压侧下开关管的发射极和低压侧缓冲电容的第二端，低压侧蓄电池的正极连接蓄电池侧解耦电容的第一端、第一低压侧滤波电感的第一端和第二低压侧滤波电感的第一端，低压侧蓄电池的负极连接蓄电池侧解耦电容的第二端和低压侧缓冲电容的第二端，第一低压侧滤波电感的第二端经低压侧等效漏感与功率变压器原边的同名端连接，第一低压侧滤波电感的第二端连接第一低压侧上开关管的发射极，第二低压侧滤波电感的第二端连接第二低压侧上开关管的发射极和功率变压器原边的异名端，高压侧上开关管的发射极连接高压侧下开关管的集电极和功率变压器副边的同名端，第一高压侧半桥电容的第一端连接高压侧上开关管的集电极和母线侧解耦电容的第一端，第一高压侧半桥电容的第二端连接功率变压器副边的异名端和第二高压侧半桥电容的第一端，第二高压侧半桥电容的第二端连接高压侧下开关管的发射极和母线侧解耦电容的第二端，母线侧解耦电容的两端接入直流母线，其特征在于：模块化储能变换器的组合方式包括各模块化储能变换器的低压侧串联、并联或分立以及各模块化储能变换器的高压侧串联或并联，多个模块化储能变换器组合时，选择其中一个变换器作为主模块，其余变换器为从模块；各模块化储能变换器的控制环路包括缓冲电容电压匹配环、直流母线电压外环、电池电流内环以及均流/均压环；所述缓冲电容电压匹配环用于保证低压侧缓冲电容的电压与直流母线电压相匹配，缓冲电容电压匹配环采集低压侧缓冲电容的电压，该电压值与匹配值比较后经调节器输出，该输出值作为变换器低压侧各开关管占空比的控制信号；所述直流母线电压外环和电池电流内环用于控制变换器功率传递的大小和方向，对于主模块，其直流母线电压外环采样直流母线电压，该电压值与基准电压比较后经调节器输出，该输出值组作为电池电流内环的基准信号，电池电流内环采样低压侧蓄电池的电流，该电流值与基准信号比较后经调节器输出，产生变换器高、低压侧驱动信号的移相控制信号，而对于从模块，其直流母线电压外环被屏蔽，其电池电流内环的基准信号来源于主模块的直流母线电压外环的输出；所述均压/均流环用于保证各模块化储能变换器间高压侧电压和电流的均衡，均压/均流环采样变换器高压侧的电压/电流信号，将该电压/电流信号与主模块高压侧的电压/电流信号比较后经调节器输出，将输出信号叠加在该变换器电池电流内环的基准信号上，实现对电池电流内环的基准信号的修正。