[发明专利]一种电能双向传输系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子变换器领域，更具体地说，涉及一种电能双向传输系统及其控制方法。

背景技术

目前，电源系统，如风能/太阳能户用系统、太阳能路灯、后备电源，通常采用电池组来来完成系统的储能和功能工作。随着现代电网的智能化水平不断提高，实现储能元件和电网互通的需求日益迫切。将各个系统的储能元件作为智能电网的分布式储能单元。在电网负荷高峰期时起到缓冲作用，由此提高电网利用率；增加电网的有效备用容量，提升电网可靠性。

传统的储能元件的充电系统由PWM电压源型整流器和隔离式DC/DC变换器组成充电主回路，实现对储能元件的充电功能。但是，其无法实现电能由储能元件向电网的流动，即无法实现电能的双向流动。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种电能双向传输系统及其控制方法，欲实现储能元件与电网之间能量的双向流动的目的。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

一种电能双向传输系统，包括：两电平拓扑结构的PWM电压源型换流器、直流母线电容和隔离式双向全桥DC/DC变换器，其中，

所述两电平拓扑结构的PWM电压源型换流器，用于交流电网和直流母线之间的电能双向传输；

所述直流母线电容连接在所述两电平拓扑结构的PWM电压源型换流器和所述隔离式双向全桥DC/DC变换器之间，用于所述两电平拓扑结构的PWM电压源型换流器和所述隔离式双向全桥DC/DC变换器的解耦和级联；

所述隔离式双向全桥DC/DC变换器，用于所述直流母线与储能元件之间的电能双向传输。

优选的，所述两电平拓扑结构的PWM电压源型换流器的功率开关管类型均为：SiC MOSFET。

优选的，所述隔离式双向全桥DC/DC变换器的开关管类型为：SiCMOSFET。

优选的，所述隔离式双向全桥DC/DC变换器的变压器具体为：高频变压器。

一种上述系统的控制方法，包括：

接收充放电电能流动方向命令和充放电电能传输功率命令；

获取所述储能元件的电压信号和电流信号；

根据所述充放电电能流动方向命令和充放电电能传输功率命令，以及所述储能元件的电压信号和电流信号，控制所述直流母线与储能元件之间的电能流动的方向和传输功率；

调节所述直流母线的电压保持恒定。

优选的，所述根据所述充放电电能流动方向命令和充放电电能传输功率命令，以及所述储能元件的电压信号和电流信号，控制所述直流母线与储能元件之间的电能流动的方向和传输功率，包括：

根据所述电压信号和所述电流信号，计算得到所述储能元件的功率信号；

根据所述功率信号计算得到平均功率；

将所述充放电电能传输功率命令作为功率参考值减去所述平均功率，得到功率误差信号；

根据所述功率误差信号计算得到移相角；

根据所述移相角和所述充放电电能流动方向命令，生成驱动所述隔离式双向全桥DC/DC变换器的PWM信号，以控制所述直流母线与所述储能元件之间电能流动的方向和传输功率。

优选的，所述调节所述直流母线的电压保持恒定，包括：

获取交流电网的三相电压信号和三相电流信号；

根据所述三相电压信号计算得到所述交流电网的电压的相角信号；

根据所述三相电流信号和所述相角信号，经过坐标变换得到第一有功电流和第一无功电流；

采集直流母线的电压信号；

预设的电压参考值减去所述电压信号，得到电压误差信号；

所述电压误差信号经过电压控制器处理，得到第二有功电流；

所述第二有功电流减去所述第一有功电流，得到第一电流误差信号；

所述第一电流误差信号经过第一电流控制器处理，得到有功电压信号；

预设的第二无功电流减去所述第一无功电流，得到第二电流误差信号，所述第二无功电流为零；

所述第二电流误差信号经过第二电流控制器处理，得到无功电压信号；

根据所述有功电压信号、所述无功电压信号和所述相角信号，经过坐标变换得到三相电压控制信号；

根据所述三相电压控制信号生成驱动所述两电平拓扑结构的PWM电压源型换流器的PWM信号，以使所述直流母线的电压保持恒定。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：