[发明专利]一种三电平储能PCS中点电位管理控制方法

说明书

本发明涉及一种三电平储能PCS中点电位管理控制方法。提出一种带可变平衡因子的七段式调制策略以及根据中点电位偏移大小自行切换调制策略的控制方法，可根据中点电位偏移情况自行调整调制策略，在中点电位偏移值超过滞环环宽h时采用带平衡因子的七段式SVPWM调制，迅速调节中点电位；在中点电位偏移值未超过滞环环宽h时采用大电流不开关五段式SVPWM调制，有效减小开关管开关次数，降低损耗。本发明可用作储能系统三电平PCS中SVPWM调制下正负小矢量作用时间的分配方法，用于改善储能系统三电平PCS的中点电位偏移，本发明提出的方案在相同条件下中点电位偏移可减小60%。有切换过程平稳，电流波形失真小，效率高等优点。

技术领域

本发明涉及电化学储能系统控制领域，特别涉及一种三电平储能PCS中点电位管理控制方法。

背景技术

随着中国现代化的加速，中国电力行业发展迅猛，尤其是以风电、光伏为代表的新能源增长迅速。在可预见的未来，风电、光伏将持续高速增长，而现阶段电网对新能源的消纳能力较为有限，导致了弃风、弃光、甚至弃水现象。建设储能电站来增加电网对新能源的消纳能力是一个行之有效的办法，通过储能装置来平抑风光新能源出力波动，在发电的高峰期对电池进行充电，在负荷的高峰期进行放电，从而提高电力系统的供电质量和稳定性。

储能系统的主要工作内容有：1、平抑风、光新能源出力波动，提高新能源设施利用率；2、协助电网进行调峰，保证电网运行的稳定性；3、提供电力系统辅助服务，在配电网有脱离正常工作区间的趋势时，能够迅速有效地向电网提供调频、调峰、黑启动、备用等辅助功能。随着储能系统容量的进一步扩大，对PCS容量也提出了更高的要求，受开关器件耐流的限制，提高直流母线电压势在必行。在高压领域只能采用器件串并联的方法，从而导致器件的静态、动态、均压、均流等问题。针对这些问题提出了多电平电路拓扑，三电平电路拓扑凭借其结构的简单性及实用性在多电平拓扑中脱颖而出。与已有两电平电路相比，三电平电路具有谐波含量低、开关频率低、效率高等优点，但其多出了中性点0电位，会引起中点电位的波动，这种波动带来输出波形的谐波含量增加、开关器件的使用寿命缩短等问题。因此为了保证系统安全可靠地运行，必须对中点电位进行控制。

已有中点电位控制方法是通过检测矢量作用时连接到中点的某相实际负载电流方向，判断小矢量对直流电容电压的影响方向，并考虑到直流电容电压V_DC1和V_DC2的不平衡方向，来调整正负小矢量的相对作用时间，从而实现对中点电位偏移的抑制。已有中点电位控制方法中，正负小矢量的相对作用时间为定值，也即正负小矢量作用时间平衡因子k为定值，其存在调节速度缓慢且中点电位波动较大的缺点；或者需要基于直流侧中点电压反馈构成闭环控制，但其存在参数设计复杂，不易实现的缺陷。本发明在已有中点电位控制方法的基础上，提出一种带可变平衡因子的七段式SVPWM调制与大电流不开关五段式SVPWM调制根据中点电位偏移大小进行切换的控制方法，来进一步减小中点电位偏移量以及减小系统开关损耗。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三电平储能PCS中点电位管理控制方法，可以有效减小储能系统三电平PCS中点电位偏移大小的带可变平衡因子的七段式SVPWM调制与大电流不开关五段式SVPWM调制根据中点电位偏移大小进行切换的控制策略，用于改善储能系统三电平PCS中点电位偏移情况及减小开关损耗，其具有中点电位偏移小，电流波形失真小，效率高，响应迅速等优点。