[发明专利]一种并网模式下串联储能电路及其均衡控制方法

说明书

本发明适用于储能相关技术领域，提供了一种并网模式下串联储能电路及其均衡控制方法，所述电路包括多个串联储能系统模块，多个所述串联储能系统模块相互串联，串联后的多个串联储能系统模块两端中的一端接地，另一端接入交流电网侧。每个子系统进行点对点通信实现对全局信息的获取，仅需要邻居的SoC信息即可实现SoC均衡，能够在并网模式下实现同步，并解决串联储能系统的SoC不平衡问题，实现串联储能系统的SoC均衡，有效避免串联储能系统在充放电工作状态下各模块出现过充过放问题，避免储能电池寿命的恶化。由于SoC调控的时间尺度较长，对分布式通信的要求较低，在通信时延和单链路通信故障的情况下仍能保持良好的控制效果。

技术领域

本发明属于储能相关技术领域，特别涉及一种并网模式下串联储能电路及其均衡控制方法。

背景技术

随着清洁、低碳目标的发展，光伏、风电等新能源装机在发电侧中占比不断提高，电网作为电力系统中发电和用电的纽带，由于不可储、不可控的新能源装机占比提升，电网强度越来越低，稳定性越来越差。

提到储能单元的衰减，首先想到的基本都是电池不行。但其实问题可能出在“集中工作”的模式上。在传统的储能方案中，电池模块直接并联，电压被强制平衡。充电时，有一个电池单体充满，并联的全部电池簇都要停止充电；同样放电时，有一个电池单体放空，并联的全部电池簇都要停止放电，系统的整体寿命取决于寿命最短的电池。电池在出厂时一致性是非常好的，但实际应用环境却很难保证一致，系统容量可能因此出现指数级的衰减。

串联逆变器的同步是串联逆变器控制的一个核心问题。传统的控制方法通常依靠中央控制器和全球通信网络获取所有的信息，包括频率、电压相位角等必要的信息。当串联逆变器系统进一步扩大规模时，高带宽通信将增加成本。此外，当通信发生延迟和故障时，会产生负面影响，降低系统的可靠性。荷电状态是串联型储能系统(Series-type EnergyStorage System，SESS)的另一个重要指标。在SESS中，每个模块的初始SoC(State ofCharge，荷电状态)值和输出功率不同，会导致SoC不平衡，从而导致过充和过放电问题。显然，SoC不平衡问题会减少SESS的寿命。现有控制方案都依赖于集中式控制，对通信的要求高，亟需一种低带宽依赖的SoC均衡控制方案。

发明内容

针对上述问题，一方面，本发明公开了一种并网模式下串联储能电路，所述电路包括多个串联储能系统模块，多个所述串联储能系统模块相互串联，串联后的多个串联储能系统模块两端中的一端接地，另一端接入交流电网侧；

所述串联储能系统模块包括储能电池、均衡控制器、逆变器模块、电感以及电容；

所述储能电池和控制器与逆变器模块并联，所述电容与逆变器模块并联，所述逆变器模块与电容之间电性连接有电感，所述均衡控制器用于执行均衡控制模型，对多个串联储能系统模块中的储能电池电荷状态进行均衡调节。

进一步地，所述逆变器模块包括四个开关管二极管单元，两个开关管二极管单元构成一个开关管二极管组，两个开关管二极管组相互同向并联，每组两个开关管二极管单元串联。

进一步地，所述开关管二极管单元包括一个开关管和一个二极管，所述开关管和二极管反向并联；所述开关管的集电极与二极管的阳极相连，开关管的发射极与二极管的阴极相连。

进一步地，两个相互串联的开关管二极管单元之间，一个开关管二极管单元中的开关管发射极与另一个开关管二极管单元中的开关管集电极相连。

进一步地，所述电感的一端连接到一个开关管二极管组中两个开关管二极管单元之间；串联的多个串联储能系统模块中首端串联储能系统模块中的电感另一端与交流电网侧相连，其余串联储能系统模块中的电感另一端连接到相邻串联储能系统模块中另一个开关管二极管组中两个开关管二极管单元之间，串联的多个串联储能系统模块中尾端串联储能系统模块中的另一个开关管二极管组中两个开关管二极管单元中间接地。