[发明专利]一种三相多电平高压储能装置及其控制方法

权利要求书

1.一种三相多电平高压储能装置的控制方法，所述的装置包括整流单元、电抗器L和电池控制单元；

所述的整流单元包括六个链式全桥或半桥单元：第一链式单元H1、第二链式单元H2、第三链式单元H3、第四链式单元H4、第五链式单元H5、第六链式单元H6；第一链式单元H1与第三链式单元H3串联为第一单元组，串联的中点连接至三相交流电源第一相Ua；第二链式单元H2与第四链式单元H4串联为第二单元组，串联的中点连接至三相交流电源第二相Ub；第三链式单元H3与第六链式单元H6串联为第三单元组，串联的中点连接至三相交流电源第三相Uc；第一单元组、第二单元组与第三单元组并联，上端为第一电压输出端U01，下端为第二电压输出端U02；

所述的电池控制单元包括一个链式全桥或半桥单元：第七链式单元H7，第七链式单元H7上端经由电抗器L连接至第一电压输出端U01，下端连接至第二电压输出端U02，第七链式单元H7的每个桥式单元两端均并联一组电池组；

其特征在于，所述的方法包括如下：

步骤一、根据充电设定值计算第一直流侧电压U01和第二直流侧电压U02电压；

步骤二、对整流单元上、下桥臂分成两组进行电压、电流双闭环控制，在调制波中分别将直流侧U01、U02电压作为零序电压加入反PARK变换环节中，分别得出第一链式单元H1至第六链式单元H6的电压调制指令；

所述的步骤一具体包括如下：

1)总体电池电量设定值SOC_ref与所有电池电量反馈值的平均值SOC_{fbk_Avg}之差通过第一比例闭环Kp1控制得到所需充放电电流Idc_ref；

2)所需充放电电流Idc_ref与直流侧电流反馈值Idc通过第二比例闭环Kp2控制得到所需直流侧滤波电抗器L两端压降Vdc_L；

3)将直流侧滤波电抗器L两端压降Vdc_L与电池组直流侧工作电压设定值Vdc_ref1相加得出最终得到整流侧输出的直流电压指令Vdc_ref2，Vdc_ref2＝Vdc_ref1+Vdc_L；

4)整流侧输出的直流电压指令Vdc_ref2即为直流侧U01-U02的电压差，可以以第二直流侧电压U02为电压0，则第一直流侧电压U01＝Vdc_ref2；

所述的步骤二具体包括如下：

1)以第一链式单元H1、第三链式单元H3、第五链式单元H5为上桥臂组；第二链式单元H2、第四链式单元H4、第六链式单元H6为下桥臂组；

2)将上桥臂组的三相电压Ua、Ub、Uc和电流Ia1、Ib1、Ic1经由PARK变换后得到第一有功轴电压Ud1和第一无功轴电压Uq1，再将第一有功轴电压Ud1和第一无功轴电压Uq1进行PARK反变换，同时将第一直流侧电压U01作为零序加入PARK反变换，最终由PARK反变换得出第一链式单元H1的电压调制指令VmodA1、第三链式单元H3的电压调制指令VmodA3、第五链式单元H5的电压调制指令VmodA5；

3)将下桥臂组的三相电压Ua、Ub、Uc和电流Ia2、Ib2、Ic2经由PARK变换后得到第二有功轴电压Ud2和第二无功轴电压Uq2，再将第二有功轴电压Ud2和第二无功轴电压Uq2进行PARK反变换，同时将第二直流侧电压U02作为零序加入PARK反变换，最终由PARK反变换得出第二链式单元H2的电压调制指令VmodA2、第四链式单元H4的电压调制指令VmodA4、第六链式单元H6的电压调制指令VmodA6。

2.根据权利要求1所述的一种三相多电平高压储能装置的控制方法，其特征在于，所述的第七链式单元H7的电压调制指令为电池组直流侧工作电压设定值Vdc_ref1。

3.根据权利要求1所述的一种三相多电平高压储能装置的控制方法，其特征在于，还包括电池间电量平衡控制方法；

电池间电量平衡控制方法为：由第七链式单元H7中串联的1-n个桥式单元对其输出端并联的1-n个电池组进行充电闭锁或放电闭锁的控制，具体如下：

1)检测1-n所有电池组电量SOC_{fbk_u1}---SOC_{fbk_un}；

2)排序出电量最高单元地址SOC_{Max_Num}、电量最低的电池地址SOC_{Min_Num}；

3)当电池组处于充电状态时，由第七链式单元H7中与电量最高单元地址SOC_{Max_Num}对应的桥式单元对电池电量较高的电池组单元进行闭锁，避免其继续充电；

4)而当电池组处于放电状态时，由第七链式单元H7中与电量最低单元地址SOC_{Min_Num}对应的桥式单元对电池电量较低的电池组单元进行闭锁，避免其继续放电，进而达到电池电量平衡。