[发明专利]基于SOC动态均衡子模块检索的分布式储能系统及控制方法

权利要求书

1.一种基于子模块复合检索的分布式储能系统控制方法，其特征在于，该分布式储能系统由储能控制系统和储能系统主电路两部分组成，所述的储能控制系统包括DC/DC变换器调制信号发生模块、MMC子模块复合检索系统、电压电流闭环控制系统、桥臂环流控制系统；所述的储能系统主电路有三相桥臂，每相桥臂中有2N个子模块，N为正整数，其中上桥臂N个子模块、下桥臂N个子模块，同一桥臂上子模块内的半桥式MMC单元串联连接，上下桥臂之间接有桥臂电感；MMC的各个子模块中皆分布储能单元，子模块前端为半桥式MMC单元，后端通过双向DC/DC变换器与储能单元相连，前后端之间是并联的子模块电容器；其中DC/DC变换器调制信号发生模块根据预设参数直接产生输出信号输送到各个子模块中的双向DC/DC变换器的四个MOS管的栅极；储能系统主电路中采集到的直流侧桥臂电压和交流侧三相电流数据输送给电压电流闭环控制系统，电压电流闭环控制系统输出的信号与桥臂环流控制系统产生的修正信号叠加后得到的电压参考信号传递给MMC子模块复合检索系统，MMC子模块复合检索系统输出的信号作为开关管触发脉冲直接控制各个子模块中半桥式MMC单元中IGBT的通断；

所述的MMC子模块复合检索系统，包括最近电平逼近阶梯波发生器和SOC动态均衡自主优化组合控制器，其中SOC动态均衡自主优化组合控制器根据子模块电容电压对子模块进行一次检索，根据子模块中储能单元的SOC值对子模块进行二次检索，最后得到该时刻的子模块投入情况；其中一次检索为了实现子模块电容电压平衡，二次检索为了实现子模块储能单元SOC均衡；

所述的控制方法包括如下步骤：

第一步，将分布式储能系统主电路中采集到的直流侧桥臂电压和交流侧三相电流数据输送给电压电流闭环控制系统，电压电流闭环控制系统输出的信号与桥臂环流控制系统产生的修正信号叠加后得到的电压参考信号输送给MMC子模块复合检索系统中的最近电平逼近阶梯波发生器，最近电平逼近阶梯波发生器通过逼近电压参考波产生阶梯波；

第二步，SOC动态均衡自主优化组合控制器接收到第一步中产生的阶梯波信号后，首先对此时系统的工作状态进行判断，若储能系统处于充电状态，首先将这一时刻测量得到的桥臂子模块电容电压值按升序排列，通过模糊比较以一定误差范围将排序后的电容电压值与桥臂子模块对应，根据此时刻应投入的子模块数按顺序选取相应数量的电容电压值，并以所选取的电压值对子模块进行检索，将以一定误差范围检索到的子模块全部作为优选子模块，优选子模块的数量应大于或等于此时刻该桥臂应投入的子模块数；其次将这一时刻得到的优选子模块的子模块储能单元SOC值进行升序排列，根据此时刻应投入子模块数按顺序方式选取相应数量排列中的SOC值，并以一定误差范围按所选取的SOC值对子模块进行检索，经过二次检索后，若检索得到的子模块数量仍大于此时刻应投入子模块数，则通过数量管控模块从二次检索得到的子模块中选出相应数量的子模块作为最终选择投入的子模块，此处的选择不设置条件；当某时刻储能系统处于放电状态时，将电容电压的排序方式改为降序排列即可；

第三步，在第二步中确定了此时刻子模块的投入情况，该相桥臂MMC子模块复合检索系统输出2N路触发信号，其中上桥臂N路、下桥臂N路，确定为投入状态的子模块对应的触发信号为高电平，确认为非投入状态的子模块对应的触发信号为低电平，各路触发信号分别传输到对应的各个子模块内的半桥MMC的两个IGBT的触发端，其中上管接受正向信号，下管接受反向信号。

2.根据权利要求1所述的一种基于子模块复合检索的分布式储能系统控制方法，其特征在于，所述的双向DC/DC变换器是一组并联层叠式双向DC/DC变换器，其结构由四个SICMOSFET、四个反并联二极管和两个电感器组成，四个SIC MOSFET两两并联组成两个桥臂，每个SIC MOSFET都反向并联一个二极管，由储能单元为始端的线路分为两路，每路均连接一个电感，之后分别连接到两桥臂中。

3.根据权利要求1所述的一种基于子模块复合检索的分布式储能系统控制方法，其特征在于，桥臂环流控制系统输出的控制信号乘以权重得到的修正信号叠加到电压电流闭环控制系统输出的控制信号中，叠加后得到三相交流电压参考波。