[发明专利]消除电池充放电倍频电流的高压直挂储能方法及系统

权利要求书

1.一种消除电池充放电倍频电流的高压直挂储能方法，其特征在于，包括：

单星型联接的高压直挂储能功率变换步骤：向变换器的桥臂调制电压中注入设定的三倍频共模电压，将功率模块直流母线电流中的谐波次数由二倍频提高到四倍频，直接在桥臂调制电压中叠加所设定的三倍频共模电压；

单角型联接的高压直挂储能功率变换步骤：向变换器的桥臂中注入设定的三倍频共模电流，将功率模块直流母线电流中的谐波次数由二倍频提高到四倍频，根据设定的三倍频共模电流计算所需的三倍频共模电压，并将其叠加到桥臂调制电压中；

针对注入三倍频共模电气量之后额外增加的四倍频电流谐波分量，继续注入相应的五倍频共模电气量将其提升到六倍频，以此类推，以至完全消除功率模块直流母线电流中的所有倍频电流。

2.根据权利要求1所述的消除电池充放电倍频电流的高压直挂储能方法，其特征在于，所述单星型联接的高压直挂储能功率变换步骤包括：通过向变换器的桥臂调制电压中叠加设定的三倍频共模电压，将功率模块直流母线电流中的二倍频谐波分量完全消除，具体为：

交流侧电网电压为：

式中：u_sx表示三相电网电压，下标x＝a，b，c，分别表示A，B，C三相；U_m表示电网电压的幅值；ω表示电网角频率；t表示时间。

3.根据权利要求2所述的消除电池充放电倍频电流的高压直挂储能方法，其特征在于，所述单星型联接的高压直挂储能功率变换步骤包括：

通过在每相桥臂的调制电压中叠加所设定的三倍频共模电压来实现二倍频谐波的完全消除，实现方法包括以下步骤：

首先，提取功率变换系统交流侧输出电流的d、q轴分量i_d和i_q，与其调制电压的d、q轴分量u_dref0和u_qref0，根据下式计算交流侧输出电流的幅值I_vm1和桥臂调制电压的幅值U_vm1，为：

其次，计算相角δ₁和的值，分别为：

最后，得到三相桥臂的调制电压：

式中：u_xref表示注入三倍频共模电压后的三相桥臂的调制电压，下标x＝a，b，c，分别表示A，B，C三相；θ_p表示锁相环输出的角度。

4.根据权利要求2所述的消除电池充放电倍频电流的高压直挂储能方法，其特征在于，所述单星型联接的高压直挂储能功率变换步骤中注入三倍频共模电压后，A相桥臂调制电压u_aref重新写成：

其中，表示交流侧输出电流与电网电压之间的相角差；U_vm1表示桥臂基频调制电压的幅值，δ₁表示该调制电压与电网电压之间的相角差；

当时，A相桥臂的调制电压为：

u_aref＝U_vm1cos(ωt)+U_vm1cos(3ωt)

当ωt＝0时，桥臂调制电压幅值取得所有工况下的最大值，该最大值为：

(u_aref)_max＝2U_vm1≈2U_m

对于单星型联接的高压直挂储能功率变换系统，注入三倍频共模电压后的调制电压幅值最大为电网电压幅值的两倍。