[发明专利]一种电能双向流动的储能系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电能储存系统，特别是一种电能双向流动的储能系统及其控制方法。

背景技术

在混合动力汽车、电动汽车等以电机作为动力系统且需要电能双向流动的场合，当电机工作在电动模式时由供电电源给电机提供能量，当电机工作在发电模式时由供电电源回收电机发出的能量，在两个方向的能量传递过程中，需要实现能量的变换和存储，储能系统起到关键的作用。

以往，作为这种电能双向流动的储能系统，公知有这样的，即：采用高电压供电电源通过功率变换器的变压变流实现能量的双向流动，选择正向通过控制功率变换器进行降压供电电动运行，反向通过控制功率变换器并利用电机电感储存和释放能量升压向供电电源充电。

在上述电能双向流动的储能系统中，供电电源体积大，成本高；当电机电动运行且需要的电压增加到大于供电电源电压值时必须增大供电电源的电压值；组成功率变换器的开关管电压/电流等级大，损耗大，导致装置效率低；利用电机自身电感升压回馈能量时，电机电感损耗大，实际中升压有一定的变压比，发电时反电动势与电源电压值在一定比例内才可以使用该方法，限制了电压变化范围；当电机发电运行且转速比较低时，反电动势很小，不能回收能量，使得能量回收效率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效率的电能双向流动的储能系统及其控制方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种电能双向流动的储能系统，包括可串并联切换的供电电源、双向直流功率变换器、桥式逆变器、电机，双向直流功率变换器的第一输入端与可串并联切换的供电电源的第一输出端相连接，双向直流功率变换器的第二输入端与可串并联切换的供电电源第二输出端相连接，可串并联切换的供电电源为双向直流功率变换器提供电能，双向直流功率变换器的第一输出端与桥式逆变器的第一输入端相连接，双向直流功率变换器的第二输出端与桥式逆变器的第二输入端相连接，桥式逆变器与电机相连接，即桥式逆变器的第一连接点与电机的第一输入端相连接，桥式逆变器的第二连接点与电机的第二输入端相连接，双向直流功率变换器通过桥式逆变器为电机提供电能，或者电机通过桥式逆变器向双向直流功率变换器输出电能。

一种电能双向流动的储能系统的控制方法，包括降压放电、升压放电、降压回馈电能和升压回馈电能四种模式；降压放电模式是指，电机工作在电动状态，当电机需要的第一输入端和第二输入端之间的端电压U_AB小于2U_N时，所述U_N是第一超级电容器或第二超级电容器的额定工作电压值，由电控单元输出开关控制信号控制第二功率开关管、第三功率开关管和第四功率开关管断开，第一超级电容器和第二超级电容器并联，使得可串并联切换的供电电源的第一输出端和第二输出端之间的端电压输出U_S等于第一超级电容器或第二超级电容器的额定工作电压U_N，此时，当电机需要的第一输入端和第二输入端之间的端电压U_AB小于U_N时，由电控单元输出开关控制信号控制双向直流功率变换器的第六功率开关管、第七功率开关管断开，由电控单元输出开关控制信号控制桥式逆变器的第八功率开关管、第九功率开关管、第十功率开关管和第十一功率开关管降压斩波，调节电机的第一输入端和第二输入端之间的端电压U_AB，从而调节电机电枢电流I_M；