[发明专利]一种交直流两用储能功率调节装置及其控制方法

摘要

本发明公布一种交直流两用储能功率调节装置及其控制方法，包括3n个级联H桥单元、3n个储能单元、交流输出接口电路、直流输出接口电路以及中央控制器单元；通过中央控制器单元控制交流输出接口电路交流断路器和直流输出接口电路直流断路器的开关状态，从而使储能装置工作在储能逆变器模式以接入交流电网，或工作在储能直流变换器模式以接入直流电网；中央控制器单元根据储能装置的工作模式采用相应的控制策略实现功率双向可控流动。本发明能通过控制储能装置的不同工作模式，实现储能系统接入交直流混合微网的灵活配置与管理，更加高效地利用电能在交直流母线之间的转换，提高电能存储、转移的效率，有易于提高交直流混合微网系统的稳定性。

主权项

一种交直流两用储能功率调节装置，是应用于交直流混合微网中，其特征是所述储能功率调节装置包括：功率调节主电路和中央控制器单元；所述功率调节主电路包括3n个级联H桥单元、3n个储能单元、交流输出接口电路和直流输出接口电路；n≥1；1≤i≤n；所述3n个级联H桥单元包括n个a相级联H桥单元(Ha1～Han)、n个b相级联H桥单元(Hb1～Hbn)和n个c相级联H桥单元(Hc1～Hcn)；第i个a相级联H桥单元包括第i个a相全桥逆变器及第i个a相滤波电容(Cai)；第i个b相级联H桥单元包括第i个b相全桥逆变器及第i个b相滤波电容(Cbi)；第i个c相级联H桥单元包括第i个c相全桥逆变器及第i个c相滤波电容(Cci)；所述3n个储能单元包括n个a相储能单元、n个b相储能单元和n个c相储能单元；第i个a相储能单元包括：第i个a相储能设备(Vai)及其串联的第i个a相直流断路器(KDCai)；第i个b相储能单元包括：第i个b相储能设备(Vbi)及其串联的第i个b相直流断路器(KDCbi)；第i个c相储能单元包括：第i个c相储能设备(Vci)及其串联的第i个c相直流断路器(KDCci)；所述交流输出接口电路包括a相交流输出接口电路、b相交流输出接口电路和c相交流输出接口电路；所述a相交流输出接口电路包括：a相交流断路器(KACa)及其串联的a相工频电感(La)；所述b相交流输出接口电路包括：b相交流断路器(KACb)及其串联的b相工频电感(Lb)；所述c相交流输出接口电路包括：c相交流断路器(KACc)及其串联的c相工频电感(Lc)；所述直流输出接口电路包括第一直流输出接口电路、第二直流输出接口电路、第三直流输出接口电路、第四直流断路器(KDC4)以及滤波电容(CDC)；所述第一直流输出接口电路包括：第一直流断路器(KDC1)及其串联的第一高频电感(L1)；所述第二直流输出接口电路包括：第二直流断路器(KDC2)及其串联的第二高频电感(L2)；所述第三直流输出接口电路包括：第三直流断路器(KDC3)及其串联的第三高频电感(L3)；所述第i个a相全桥逆变器的一侧分别与a相滤波电容(Cai)和第i个a相储能单元并联；所述第i个a相全桥逆变器的另一侧分别与第i‑1个a相全桥逆变器和第i+1个a相全桥逆变器串联，形成a相变换单元后，再分别与所述第一直流输出接口电路以及所述a相交流输出接口电路并联；所述第i个b相全桥逆变器的一侧分别与b相滤波电容(Cbi)和第i个b相储能单元并联；所述第i个b相全桥逆变器的另一侧分别与第i‑1个b相全桥逆变器和第i+1个b相全桥逆变器串联，形成b相变换单元后，再分别与所述第二直流输出接口电路以及所述b相交流输出接口电路并联；所述第i个c相全桥逆变器的一侧分别与c相滤波电容(Cci)和第i个c相储能单元并联；所述第i个c相全桥逆变器的另一侧分别与第i‑1个c相全桥逆变器和第i+1个c相全桥逆变器串联，形成c相变换单元后，再分别与所述第三直流输出接口电路以及所述c相交流输出接口电路并联；所述a相交流输出接口电路与交流电网的a相连接；所述b相交流输出接口电路与交流电网的b相连接；所述c相交流输出接口电路与交流电网的c相连接；所述第一直流输出接口电路、所述第二直流输出接口电路、所述第三直流输出接口电路和所述滤波电容并联后与所述第四直流断路器(KDC4)串联，再接入直流电网两侧；所述中央控制器单元包括采样调理电路、控制单元和PWM调制单元；所述采样调理电路分别采集由交流输出接口电路处的三相电网相电压和三路工频电感电流、直流输出接口电路处的直流电压和三路高频电感电流、3n个储能单元的直流电压所构成的采样信号并传递给所述控制单元；所述控制单元根据所述a相交流断路器(KACa)、所述b相交流断路器(KACb)、所述c相交流断路器(KACc)和所述第一直流断路器(KDC1)、第二直流断路器(KDC2)、第三直流断路器(KDC3)以及第四直流断路器(KDC4)的开关状态判断所述储能功率调节装置的工作模式是储能逆变器模式或储能直流变换器模式，从而根据所接收的采样信号，利用储能逆变器模式策略或储能直流变换器模式策略获得PWM控制信号，并传递给所述PWM调制单元；所述PWM调制单元根据所述PWM控制信号控制所述3n个级联H桥单元实现功率转换调节；所述控制单元是按如下方式判断储能功率调节装置的工作模式是储能逆变器模式或储能直流变换器模式：当所述a相交流断路器(KACa)、b相交流断路器(KACb)和c相交流断路器(KACc)闭合，且所述第一直流断路器(KDC1)、第二直流断路器(KDC2)、第三直流断路器(KDC3)和第四直流断路器(KDC4)断开，则表示所述储能功率调节装置形成储能逆变器DC/AC结构，从而判断所述储能功率调节装置的工作模式是储能逆变器模式；当所述a相交流断路器(KACa)、b相交流断路器(KACb)和c相交流断路器(KACc)断开，且所述第一直流断路器(KDC1)、第二直流断路器(KDC2)、第三直流断路器(KDC3)和第四直流断路器(KDC4)闭合，则表示所述储能功率调节装置形成储能直流变换器DC/DC结构，从而判断所述储能功率调节装置的工作模式是储能直流变换器模式。