[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

说明书

本发明提供一种消除电池充放电倍频电流的高压直挂储能方法及系统，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。本发明能够从根本上消除功率模块直流母线中的二次谐波电流，从而减小系统对无源滤波器的需求，有利于系统功率密度的提高。

技术领域

本发明涉及电气自动化设备技术领域，具体地，涉及一种消除电池充放电倍频 电流的高压直挂储能方法及系统。

背景技术

近年来，我国以风电和光伏为代表的新能源发电持续快速增长，致使电力系统中的 电源结构发生深刻变化。随着可再生能源占比提升，电力系统中的消纳、输配、波动等问题显现，储能的刚性需求已然成型，并成为未来电力生产消费方式变革与能源结构转 变的关键性技术。

在高压直挂储能功率变换系统中，电池簇分散式直接接入级联H桥变换器的直流母 线，两者之间无其它功率变换装置。由于H桥变换器的直流母线电流中包含二次谐波分量，致使电池流过的电流中存在较大幅值的二次谐波电流。一方面，该谐波电流会影响 电池寿命和系统效率；另一方面，该谐波电流会影响电池SOC的估算，损害电池安全。 电池充放电中的谐波电流是制约高压直挂储能发展的关键因素之一。因此，有必要将这 类变换装置的谐波电流大小控制在较小值。

在H桥变换器和电池簇之间串联无源滤波器是减小谐波幅值最简单的方法，但这会 增大系统的体积，不利于变换器功率密度的提高。于直流母线上增加一级DC/DC双向变换器的方法可以达到使用较小的滤波器来抑制脉动电流的效果，但这增加了系统成本和复杂程度，不利于可靠性的提高。所以需要一种将低频次谐波电流完全消除或者将谐波 次数由低频次搬到较高频次的方法，以降低谐波电流对电池寿命及系统功率密度的影响。 因此，亟待一种改进的技术来解决现有技术中所存在的这一问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种消除电池充放电倍频电流的高压直挂储能方法及系统。

根据本发明提供的一种消除电池充放电倍频电流的高压直挂储能方法及系统，所述方案如下：

第一方面，提供了一种消除电池充放电倍频电流的高压直挂储能方法，所述方 法包括：

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。

优选地，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。