[发明专利]具有单元-连接的电池储存装置的模块化多级转换器

说明书

技术领域

本发明大体上涉及电压源转换器。更特定地，本发明涉及用于支持交流电系统的方法、电压源转换器和计算机程序产品。

背景技术

直流（DC）系统或电网和DC互连通常连接到交流（AC）传输系统。近来看到了AC和DC系统两者重要的变化。AC系统现今越来越多地连接到非线性源或发电机，例如风电场。这些从环境角度有兴趣用作源。然而，因为使用这样的能量源，系统是不稳定的。这意指为了使稳定性增加，它们必须得到支持。支持系统的一个方式是通过提供能量储存系统，其能够从AC系统接收能量并且将能量输送到AC系统。该支持在这里可能牵涉许多不同类型的应用，例如传输增强、功率振荡阻尼、动态电压稳定性、联络线控制、短期旋转储备、负载调平、欠频减载降低、次同步共振阻尼和电力质量提高。

提供该能量储存系统的一个方式是通过使用一组电池模块。通常这样的电池模块经由独立AC/DC转换器连接到AC电网。

然而，随着DC系统对于与AC系统有关的使用正变得更令人感兴趣，将有兴趣还将这些DC系统用于支持AC系统。

之前提到在DC系统中也已经有重要的变化。一个这样的变化是引入基于单元的电压源转换器。该转换器（例如在DE 10103031中描述的）由若干单元组成，每个包括若干开关元件和单元电容器（cell capacitor）。这些单元在这里可以被控制以使用单元电容器来提供电压贡献，其中来自各个单元的电压贡献形成AC电压。

为了使DC线上的DC电压平滑，这些单元还可以包括与单元电容器并联的另外的能量储存部件，其中该另外的能量储存部件可以是电池。具有该类型的另外的能量储存部件的单元简要地在US 2008/0205093和US 2008/0252142中提到。

鉴于已经在上文所描述的，需要有可以用于使用包括电池模块的能量储存系统来使AC系统稳定的DC系统。

发明内容

本发明针对使用在基于单元的电压源转换器的单元中提供的电池模块组来支持AC系统。

本发明的一个目标是提供用于支持AC系统的新的方法。

该目标根据本发明的第一方面通过经由基于单元的电压源转换器来支持AC系统的方法来实现，每个单元包括与单元电容器并联的一串开关元件并且至少一些单元中的每个进一步包括电池模块组，其包括与单元电容器能并联连接的至少一个电池模块，该方法包括以下步骤：

获得关于AC系统的电力要求的数据，

选择若干单元的电池模块组用于满足电力要求，以及

使选择的电池模块组与对应的单元电容器并联，以用于与AC系统交换电力。

本发明的另一个目标是提供用于支持关联的AC系统的基于单元的电压源转换器。

该目标根据本发明的第二方面通过用于支持关联的AC系统的电压源转换器来实现，所述电压源转换器包括：

若干单元，每个单元包括与单元电容器并联的一串开关元件，至少一些单元进一步包括电池模块组，其包括与单元电容器能并联连接的至少一个电池，以及

控制器，其配置成选择性地使若干单元的电池模块组与对应的单元电容器并联连接，以用于与关联的AC系统交换电力。

本发明的另一个目标是提供用于使用基于单元的电压源转换器来支持AC系统的计算机程序产品。该目标根据本发明的第三方面通过用于支持与基于单元的电压源转换器关联的AC系统的计算机程序产品来实现，其中每个单元包括与单元电容器并联的一串开关元件并且至少一些单元进一步包括电池模块组，其包括与单元电容器能并联连接的至少一个电池模块，该计算机程序产品包括数据载体，其具有能装载到电压源转换器的控制器内的计算机程序代码，该计算机程序代码在装载到控制器中时促使控制器：

获得关于关联的AC系统的电力要求的数据，

选择若干单元的电池模块组用于满足该电力要求，以及

使选择的电池模块组与对应的单元电容器并联连接，以用于与关联的AC系统交换电力。

本发明具有许多优势。可以在无需用于能量储存系统的功率电子器件接口的情况下提供它。此外，能量储存系统不再需要在中/高频变压器方面的与DC系统的任何电流隔离。所有单元或若干单元可以根据系统要求来使用。在单元级上进行能量储存系统的控制并且因此在某一时刻仅连接采用电池模块组的若干单元。能量储存系统以低压（即，以单元电压）连接。与独立功率电子器件接口的使用相比，能量储存系统还具有低的占用空间。此外，成本与复杂程度一样是低的。

附图说明

本发明将在下面参照附图描述，其中