[发明专利]一种基于谐振去磁的双向正激电池储能系统

说明书

本发明公开了一种基于谐振去磁的双向正激电池储能系统，包括电池单元，由串联的多组电池模块组成；并网主功率变换器用于控制电池单元的主电流，并网主功率变换器与电池单元并联，且接入三相交流电网；以及隔离型正激变换器单元，由多个结构相同的隔离型正激变换器串联组成，分别与每组电池模块对应连接并分别进行闭环独立电流控制，用于控制每组电池模块的充放电电流与主电流的差值。本发明通过并网主功率变换器和隔离型正激变换器单元实现对电池模块的差异电流部分进行独立控制，而无需对全部电池电流进行独立控制，且利用正激电路自身的结构特点完成去磁要求，结构简单，减少设计成本和灵活实现双向工作，提高电池模块的能量利用率。

技术领域

本发明涉及储能系统领域以及电力电子变换器领域，具体涉及一种基于谐振去磁的双向正激电池储能系统。

背景技术

近年来，风能、太阳能等新能源发电在我国电力系统中所占比例逐渐上升，由于新能源发电具有间歇性和波动性的特点，导致了在新能源发电并入电网之后，对并网造成诸多不利的影响，而电池储能系统因具有平滑间歇性电源功率波动，成为应对挑战的最佳技术之一，能够提高整个电网的能量利用率。

现有的模块化电池储能系统通常采用全功率独立控制型柔性成组储能系统，不论模块电池电流差异的大小，电池模块的全部充放电电流都要流过各自的变流器开关器件，造成器件电流应力大，导通损耗大等功率损耗，特别是在系统容量增加到较大基数时，问题更加突出。考虑到现阶段各电池模块容量基本在一定范围内波动，即使是梯次利用电池，容量差异也不会太大，没有必要对全部电池的电流进行独立控制。

因此，提出了一种更加高效、经济、安全的电池模块部分功率独立电流控制的柔性成组储能系统，仅利用自身结构的特点完成去磁要求，减少元器件的消耗，拓扑结构设计简单，减小变流器的损耗和成本，以提高电池模块的能量利用率。

发明内容

鉴于以上问题，本发明的目的是提供一种基于谐振去磁的双向正激电池储能系统，以解决现有全功率模块化柔性成组系统中，开关器件流过电池模块的全部充放电电流而导致器件电流应力大、成本高，同时也采用谐振技术完成相应的去磁要求。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种基于谐振去磁的双向正激电池储能系统，所述的双向正激电池储能系统包括：

电池单元，所述的电池单元包括串联的若干组电池模块；

并网主功率变换器，与所述的电池单元并联，所述的并网主功率变换器用于控制所述的电池单元的主电流，且并网主功率变换器接入三相交流电网，其中，主电流是指所有电池模块电流的相同部分；

以及隔离型正激变换器单元，与电池模块一一对应连接，用于对各组电池模块的充放电电流与主电流的差值进行独立闭环控制，其中，充放电电流与主电流的差值优选为主电流的5％-20％，以适应不同电池模块之间存在的差异，使每个电池模块都能工作在最佳状态；

其中，所述的隔离型正激变换器单元采用正激电路结构，利用自身分布参数完成正激电路的去磁要求，实现双向控制；所述的隔离型正激变换器单元利用多个原边变换器串联的形式接入所述的并网主功率变换器的直流侧电压，原边绕组与副边绕组的变比约为1，简化变压器设计的复杂性；所述的隔离型正激变换器单元通过引入PWM控制策略对各电池模块的充放电电流与主电流的差值进行独立闭环控制，其中，PWM控制开关管的占空比产生的方式包括电压型和峰值电流中的一种；

其中，所述的并网主功率变换器和所述的隔离型正激变换器单元分别对主电流和差异电流控制，从而实现对电池模块充放电电流的独立控制，提高电池模块的能量利用率。

进一步地，所述的并网主功率变换器采用传统储能并网逆变器结构，包括：

第一电容器，与所述的电池单元并联；以及