[发明专利]一种用于提高电网电能质量的级联型储能系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种用于提高电网电能质量的级联型储能系统及方法，包括：分布式储能单元、低压模组和高压模组；所述低压模组包括若干级联的H桥电路，所述低压模组通过滤波器接入低压交流母线；所述高压模组包括若干级联的H桥电路，所述高压模组通过滤波器并联在低压母线和高压母线之间；每一个分布式储能单元均通过其中一个H桥电路接入低压模组或者高压模组，每一个分布式储能单元通过H桥电路接入相应的模组构成三相独立结构。通过级联H桥串联结构使得储能系统能够无需隔离变压器直接接入中压甚至高压电网，而CHB的直流侧接入储能系统的电压不用很高，提高了储能系统运行的灵活性和可靠性。

技术领域

本发明涉及储能技术领域，具体涉及一种用于提高电网电能质量的级联型储能系统及控制方法。

背景技术

随着分布式能源如新能源和储能高渗透率接入现代电力系统，采用并网逆变器或分布式能源变换器进行电能质量治理，由于其灵活性和低成本吸引了广泛关注。为了实现上述功能，谐波提取和宽带宽电流控制器并集成到了并网逆变器中。分布式电源多功能变换器主要关注本地负载谐波电流补偿，类似于传统的有源电力滤波器。然而，上述研究主要集中于电网电流质量的提升，电网电压谐波很难通过并联分布式能源变换器抑制电网电流谐波的方式来补偿。当分布式能源接入谐波比较丰富的弱电网时，该问题尤为严重。采用统一潮流控制器(UPQC)同时补偿谐波电压和谐波电流无疑是有效的解决方案，但是UPQC采用并联变换器提高电流质量，采用串联变换器提高电压质量，相间干扰容易导致不稳定运行，谐波电压和电流的提取对于控制器的计算负担过重，串联变换器的谐波电压补偿功能很难集成到并联分布式能源变换器中，造成设备成本投入过大。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提出一种用于提高电网电能质量的级联型储能系统及控制方法，采用级联型储能系统同时补偿谐波电压和谐波电流，每个分布式储能单元通过级联H桥(CHB)接入级联型储能系统组成独立三相结构，级联型储能系统包括低压模组和高压模组。低压模组通过LC滤波器接入低压交流母线，支撑低压交流电压并通过谐波电压控制提高本地的电压质量；高压模组通过LCL滤波器接入高压交流母线，通过谐波电流控制阻止本地负载的谐波电流和不平衡电流进入高压大电网，有效提升电网的电流质量。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

在一个或多个实施方式中公开的一种用于提高电网电能质量的级联型储能系统，包括：分布式储能单元、低压模组和高压模组；所述低压模组包括若干级联的H桥电路，所述低压模组通过滤波器接入低压交流母线；所述高压模组包括若干级联的H桥电路，所述高压模组通过滤波器并联在低压母线和高压母线之间；每一个分布式储能单元均通过其中一个H桥电路接入低压模组或者高压模组，每一个分布式储能单元通过H桥电路接入相应的模组构成三相独立结构。

进一步地，所述低压模组通过LC滤波器接入低压交流母线，保证低压交流母线电压的稳定，并通过谐波电压控制补偿低压交流母线的电压畸变和不平衡，提高低压交流母线的电压质量；所述高压模组通过LCL滤波器接入高压交流母线，通过谐波电流控制补偿本地负载的电流畸变和不平衡，阻止谐波电流进入高压大电网造成污染，进而提升了电网的电流质量。

进一步地，还包括：中央控制器、低压模组控制器和高压模组控制器；所述中央控制器与每一个分布式储能单元分别通信，所述中央控制器与低压模组控制器和高压模组控制器分别通信。

进一步地，中央控制器采集每个分布式储能单元直流侧的信息，包括功率及荷电状态，同时给低压模组控制器发送额定电压幅值，给高压模组控制器发送输出参考功率。

在一个或多个实施方式中公开的一种用于提高电网电能质量的级联型储能系统的低压模组控制方法，包括：确定低压模组的参考电压，采用电压电流双闭环控制实现电压和电流的准确跟踪控制；

其中，外部电压闭环控制为：

内部电流控制为：