[发明专利]一种三相多电平高压储能装置及其控制方法

说明书

一种三相多电平高压储能装置，包括整流单元、电抗器L和电池控制单元。整流单元包括六个链式全桥或半桥单元：第一链式单元H1与第三链式单元H3串联为第一单元组，第二链式单元H2与第四链式单元H4串联为第二单元组，第三链式单元H3与第六链式单元H6串联为第三单元组，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。1)解决传统储能装置直流侧二次波动问题，2)解决储能电池组中电池能量不平衡的问题。

技术领域

本发明涉及储能变流器控制技术领域，特别涉及一种三相多电平高压储能装置及其控制方法。

背景技术

在多电平换流器的基本拓扑结构中，级联H桥拓扑结构需要最少数量的器件，不需要大量的箝位二极管和飞跨电容和易于模块化等优点，被认为是较适合用于电网接口的换流器。

当前传统整流技术，多是使用变流器的功率单元电容电压输出，在运行过程中会在电容上产生较大的二次纹波波动，减少电池寿命，增加电能损耗；同时电池组中的电池由于个体差异，在长期运行过程中无法保证每个电池的能量均衡，因此在统一的充放电过程也会对单个电池造成损害。

发明内容

为了解决背景技术提出的技术问题，本发明提供一种三相多电平高压储能装置及其控制方法，1)解决传统储能装置直流侧二次波动问题，2)解决储能电池组中电池能量不平衡的问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种三相多电平高压储能装置，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。

所述的一种三相多电平高压储能装置的控制方法，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；