[发明专利]储能变流器及其主电路拓扑结构以及均衡控制方法

说明书

本发明涉及储能变流器及其主电路拓扑结构以及均衡控制方法，储能变流器主电路拓扑结构中的各开关模块与各储能电池模块一一对应，开关模块包括第一控制开关和第二控制开关，各开关模块的第二控制开关串联设置以构成一条串联线路，该串联线路连接AC/DC变换模块的直流侧，各储能电池模块与对应的第二控制开关并联连接，各储能电池模块与对应的第二控制开关之间的连接线路上串设有对应的第一控制开关。根据储能电池模块的电压与电压平均值的差异判断是否进行充电均衡控制策略或者放电均衡控制策略。通过对储能电池模块的串联级联，结合储能电池模块自身的均衡需求，共同实现电池组的均衡控制，提高了储能电池模块的利用率，延长了使用寿命。

技术领域

本发明涉及储能变流器及其主电路拓扑结构以及均衡控制方法。

背景技术

储能变流器：与储能电池组配套，连接于电池组与电网之间，把电网电能存入电池组或将电池组能量回馈到电网的装置，主要由双向功率变流器及其控制系统组成。

储能技术是近年来国外储能系统在电力系统中的应用和研究的热点之一，许多发达国家都十分重视储能技术的研究。储能技术可以解决新能源发电、电动汽车充电的随机性、波动性问题，可以实现新能源发电的平滑输出，有效调节新能源发电和电动汽车充电引起的电网电压、频率及相位的变化，使大规模风电及太阳能发电方便可靠地并入常规电网；可以实现智能电网的削峰填谷以及区域能量管理，节约电网建设及后备容量投资，节能减排。

储能变流器作为一个连接储能电池与电网的转换装置，经过多年的工程实践，其并入电网所需的功能已十分完善。但与储能电池对接却并不智能，储能变流器对储能电池的电压等级有严格的范围约束，一旦储能电池出现馈电，再次使用将十分困难。且储能变流器在充放电过程中，无法全面的顾及储能电池自身的均衡性，对储能电池的均衡带来不利因素。那么如何高效可靠的实现对储能电池的利用就变得十分重要。

授权公告号为CN103219899B的中国专利文件公开了一种混合型储能变流装置及其运行控制方法，储能变流装置的主电路采用AC/DC和DC/DC的两级变换拓扑结构，在电池充放电的策略上通常有以下措施：1)采用恒功率、恒流控制、恒压控制等控制策略对不同的储能电池进行不同模式的充电方式；2)通过对BMS传递的最大允许充放电功率以及最大允许充放电电流来对电池的充放电进行保护性充放电逻辑。

然而，两级变换的能量转换效率较低，多采用一级变换的主电路拓扑。一级变换拓扑由于受交流电压的限制，对直流侧电池电压的范围进行了严格的限制。

因此，现有的拓扑结构的缺点有：1)储能变流器只针对电池端口电压进行控制，无法对电池组内部的电压不平衡进行合理的控制，长时间运行会加剧电池组内部的不平衡性；2)两级变换电路拓扑虽然能实现电池电压范围的宽松性，但能量转换效率却相对较低，而一级变换电路拓扑则在电池电压范围上很难突破。

发明内容

本发明的目的是提供一种储能变流器，用以解决现有的储能变流器拓扑结构无法对电池组内部的电压不平衡进行合理的均衡控制的问题。本发明同时提供一种储能变流器主电路拓扑结构以及一种储能变流器均衡控制方法。

为实现上述目的，本发明包括以下技术方案。

变流器方案一：本方案提供一种储能变流器，包括储能电池组和主电路拓扑结构，所述储能电池组包括至少两个储能电池模块，所述主电路拓扑结构包括AC/DC变换模块，所述AC/DC变换模块的交流侧用于连接交流电网，所述主电路拓扑结构还包括至少两个开关模块，各开关模块与各储能电池模块一一对应，所述开关模块包括第一控制开关和第二控制开关，各开关模块的第二控制开关串联设置以构成一条串联线路，所述串联线路连接所述AC/DC变换模块的直流侧，各储能电池模块与对应的第二控制开关并联连接，各储能电池模块与对应的第二控制开关之间的连接线路上串设有对应的第一控制开关。