[发明专利]一种半隔离四端口混合储能装置

说明书

一种半隔离四端口混合储能装置及控制方法，属于混合储能技术领域。本发明将发电系统、蓄电池、超级电容、负载分别作为端口集成在一个变换器上，通过将全桥结构的开关管进行复用，使得所述装置具有了双向Buck/Boost变换器和移相全桥变换器的功能。蓄电池与超级电容具有双向传递功率的作用，通过适当的控制方法，将电压控制器输出的电感电流指令值按照不同的频带进行分配。本发明的优势为母线中波动较快的部分分配给超级电容补偿，波动较慢的装置分配给蓄电池补偿，可以平抑母线电压波动；开关管的复用减少了功率器件和无源器件的使用，提高了功率密度和变换器的整体转换效率；电压动态性能有效的提高，在负载切换时，电压的跌落和过冲显著减小。

技术领域

本发明属于混合储能技术领域，具体涉及一种半隔离四端口混合储能装置及控制方法。

背景技术

新能源发电被广泛的应用于新型的发电系统中。但是由于新能源发电系统受环境影响较大，各发电装置可能均根据各自实际情况设置了最大功率捕获(MPPT，MaximumPower Point Tracking)算法，其输出功率随着环境的变化而发生改变，且负载对功率的需求也总是在变化的，导致汇集在直流母线上的功率总是处于波动中的，所以在新能源发电系统中，仅含有新能源发电模块是远远不能满足需求的。在新能源发电系统中，多使用直流母线将各个模块连接在一起。所以直流母线多配有蓄电池，超级电容等储能装置与双向变换器组成的储能系统调节母线上的功率波动，并且将不同类型的波动分配给不同的储能系统进行处理。

混合储能系统是将不同种类的储能方式组合，通过分配设计，使得各储能装置均能高效工作，以此达到单一储能设备所不具有的性能。为了达到混合储能系统的控制目的，储能系统采用有源架构，即储能单元通过双向DC/DC变换器接入系统直流母线中，即新能源电源、负载、混合储能系统共母线。蓄电池的容量密度较大，但不能快速的充放电，循环寿命低，所以可以提供长时间的功率和电压支撑；超级电容的功率密度大，循环寿命长，响应速度快，所以可以吸收波动较快的功率。将锂电池和超级电容组合成复合储能系统，当新能源电源发生脉动时，超级电容可以在瞬时提供或吸收较大的功率波动，蓄电池通过双向变换器的控制以接近恒定电流的方式进行充放电。

发明内容

本发明的目的在于提供一种半隔离四端口混合储能装置及控制方法。为了保证新能源发电系统中直流母线保持稳定，且能够给负载提供合适的电压，利用开关管的复用，将混合储能系统集成在移相全桥变换器中，即组成半隔离四端口变换器。并通过合理的控制方式，使得混合储能系统起到平抑母线电压波动，保持母线稳定的作用，移相全桥变换器根据负载需求提供合适的电压。

本发明的目的是这样实现的：