[发明专利]一种储能型多电平变流器拓扑及电池荷电状态调控方法

说明书

本发明提供一种储能型多电平变流器拓扑及电池荷电状态调控方法，涉及电池储能技术领域。该多电平变流器拓扑包括5个电池组串联组成的电池组串；5个电容串联连接组成的电容串；电池组串与电容串并联；每个变流器均包括50个IGBT管及与其反并联的二极管，3个变流器与电池组串正负极并联连接。每个变流器的IGBT门极根据不同的调制策略有6种不同的开关状态；同时本发明还提供通过调节变流器IGBT管补偿后的占空比调节储能型多电平变流器拓扑中电池荷电状态，使各电池组的荷电状态调控至一致。本发明的拓扑及方法，降低了单个开关管的最大能量损耗，提高了储能运行的可靠性，大幅度地节省了储能电站的经济成本。

技术领域

本发明涉及电池储能技术领域，尤其涉及一种储能型多电平变流器拓扑及电池荷电状态调控方法。

背景技术

电池储能技术如今广泛应用于诸多领域，从新能源发电并网至提高电力系统运行可靠性，储能技术发挥了不可替代的作用，超大规模电池储能相比较于传统的中小规模电池储能，具有削峰填谷容量充足、暂态电压支撑能力强等优点，超大规模电池储能现阶段存在的一些问题已成为国内外高校学者研究的热点。

超大规模电池储能电站所采用的变流器均是大功率高压变流器，变流器的开关管接收控制信号后进行执行导通和关断动作，从而产生了开通损耗与关断损耗，由于开关器件的开关频率通常在兆赫兹级以上，开关器件功率损耗严重不容忽视，为了降低超大规模储能电站变流器的损耗，提高变流器工作效率，增强变流器变流效果，需要一种适用于超大规模电池储能电站的多电平变流器拓扑结构。

为了减少超大规模电池储能电站的建设经费与维护成本，常常会将不同型号、不同荷电状态的电池组串联工作，如果不对这些型号、荷电状态(State of charge，即SoC)各异的电池组进行荷电状态调控，那么所有电池组的容量将受限于容量最快耗尽的电池组，这极大地影响了储能电站的可靠性与经济性。为此，需要一个有效的方法能够将不同型号、荷电状态的电池组的荷电状态调控至一致。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种储能型多电平变流器拓扑及电池荷电状态调控方法，降低超大规模电池储能电站变流器的损耗和增强储能电站电池工作经济性与可靠性；

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一方面，本发明提供一种储能型多电平变流器拓扑，包括5个电池组、5个电容和3个变流器；所述5个电池组分别为电池组一、电池组二、电池组三、电池组四和电池组五，5个电池组串联组成电池组串；所述5个电容分别为第一电容器、第二电容器、第三电容器、第四电容器和第五电容器，5个电容串联连接组成电容串；电池组串与电容串并联，每个电池组的正负极与对应的电容正负极相连；所述3个变流器分别为第一变流器、第二变流器和第三变流器，每个变流器均包括50个IGBT管及与其反并联的二极管，所述3个变流器与电池组串正负极并联连接。

优选地，所述5个电池组均由m*n个单体储能电池串并联而成。