[发明专利]一种具有储能功能的模块化多电平变换器及其控制方法

权利要求书

1.一种具有储能功能的模块化多电平变换器的控制方法，其特征在于，应用于具有储能功能的模块化多电平变换器：

所述变换器包括三个相单元，每个所述相单元包括上桥臂、上桥臂电感、下桥臂和下桥臂电感；其中，所述上桥臂的正极作为所述相单元的直流出线正极，所述上桥臂的负极与所述上桥臂电感的一端连接；所述上桥臂电感的另一端与所述下桥臂电感的一端连接，作为所述相单元的交流出线端；所述下桥臂电感的另一端与所述下桥臂的正极连接，所述下桥臂的负极作为相单元的直流出线负极；

所述上桥臂和所述下桥臂均由储能子模块构成；所述储能子模块包括半桥子模块、DC/DC变换器和储能电池，所述储能电池通过所述DC/DC变换器接入所述半桥子模块的直流侧；

其中，所述DC/DC变换器包括第一开关管、第二开关管、第一耦合电感和第二耦合电感；所述第一开关管的一端与所述半桥子模块的直流侧连接，所述第一开关管的另一端与所述储能电池的负极连接；所述第二开关管的一端与所述第二耦合电感连接，所述第二开关管的另一端与所述储能电池的负极连接；所述储能电池的正极与所述第二耦合电感连接，所述第一耦合电感和与所述第二耦合电感串联连接，所述第一耦合电感与所述半桥子模块的直流侧连接；

所述第一耦合电感与所述第二耦合电感的匝数比为n，则所述储能电池侧电压u_bat与所述半桥子模块侧电压u_m满足

其中，d₁为第一开关管的占空比，d₂为第二开关管的占空比；

所述控制方法包括：

获取从直流侧流入所述具有储能功能的模块化多电平变换器的功率P_MMC，从各个半桥子模块直流侧流入储能电池的功率和P_bat，从所述具有储能功能的模块化多电平变换器流入陆上电网的有功功率P_Grid以及从所述具有储能功能的模块化多电平变换器流入陆上电网的有功功率期望值其中，P_Grid＝P_MMC-P_bat；

获取入网电压U_G和所述具有储能功能的模块化多电平变换器交流侧输出的期望值U_{G_ref}；

将所述从所述具有储能功能的模块化多电平变换器流入陆上电网的有功功率期望值和所述从所述具有储能功能的模块化多电平变换器流入陆上电网的有功功率P_Grid输入d轴进行控制，将所述入网电压U_G和所述具有储能功能的模块化多电平变换器交流侧输出的期望值U_{G_ref}输入q轴进行控制，并通过dq/abc变换和调制模块，得到所述具有储能功能的模块化多电平变换器的控制信号为Pulse₂；

将所述控制信号Pulse₂送入所述储能子模块的各个开关管中，即完成控制。

2.如权利要求1所述的具有储能功能的模块化多电平变换器的控制方法，其特征在于，所述第一耦合电感与所述第二耦合电感的匝数比可调节，且通过调节所述第一耦合电感与所述第二耦合电感的匝数比，可使所述变换器适配不同额定电压的储能电池。

3.如权利要求1所述的具有储能功能的模块化多电平变换器的控制方法，其特征在于，所述从直流侧流入所述具有储能功能的模块化多电平变换器的功率P_MMC的值根据海上风电场的发电情况来确定。

4.如权利要求3所述的具有储能功能的模块化多电平变换器的控制方法，其特征在于，所述从所述具有储能功能的模块化多电平变换器流入陆上电网的有功功率期望值为经过滤波后的风电场中风机群发出的有功功率

5.如权利要求4所述的具有储能功能的模块化多电平变换器的控制方法，其特征在于，将所述经过滤波后的风电场中风机群发出的有功功率作为所述具有储能功能的模块化多电平变换器的有功功率的控制指令，可使输入至陆上电网的功率保持平滑。