[发明专利]一种新型功率调节系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种新型功率调节系统及其控制方法，属于储能功率交换技术领域，包括依次连接的双向电压源变换器、双向直流变换器和直流斩波器；双向直流变换器包括：第一功率半导体开关S₁、第二功率半导体开关S₂、滤波电感L₁及电容C₂，S₁的源极和S₂的漏极及滤波电感L₁的一端相连；滤波电感L₁的另一端与C₂的正极相连；C₂的负极和S₂的源极相连；双向直流变换器用于避免磁体线圈受到电网产生的脉冲电压的干扰；其中，磁体线圈为新型功率调节系统的负载，新型功率调节系统用于实现磁体线圈和电网之间的功率交换。其在原PCS主电路的基础上增加了双向直流变换器，使磁体不再受到脉冲电压的干扰，大大提高了磁体的寿命。

技术领域

本发明属于储能功率交换技术领域，更具体地，涉及一种新型功率调节系统及其控制方法。

背景技术

为了减少温室气体排放，中国大力发展风能、太阳能等可再生能源。然而，可再生能源发电的随机性和不确定性会导致电网中的功率波动，这将影响电网的稳定性和电能质量。在可再生能源并网比例较高的背景下，储能系统的建设正成为保障可再生能源消费、降低电网功率波动的重要手段之一。

在储能系统中，磁体线圈作为核心部件存储磁场能量，磁体线圈与电网之间的功率交换由功率调节系统实现。功率调节系统(Power Condition System,PCS)包括变换器主电路和控制系统，是磁体线圈和电网进行功率交换的桥梁。主电路中PCS中的开关器件周期性地导通和关断，使磁体线圈电感重复地承受高频脉冲电压。由于电感中杂散电容和对地电容的存在，高频脉冲电压不会在磁体中均匀分布，磁体内部将承受暂态过电压。过大的暂态电压可能导致绝缘击穿，威胁装置运行的安全性。

为了减小高频脉冲电压的影响，目前通常使用的方法有两种。第一种方式是采用氧化锌避雷器保护，但这种方式只适用于暂态电压偶尔发生的情况。第二种方式是通过暂态模型分析磁体线圈中过电压的位置，加强局部绝缘，实现对过电压的被动保护。然而，高频脉冲电压对磁体仍有绝缘老化效应，不能从源头上解决问题。

在控制系统控制方法方面，当电网中的功率波动调节时，性能非常依赖控制系统，控制方法在其中扮演着重要角色。磁体线圈电感作为PCS的负载，在直流变换器中具有非线性，这意味着传统的线性PID方法不是最合适的，因为它的控制增益取决于单点的线性化。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种新型功率调节系统及其控制方法，其目的在于，在原PCS主电路方案的基础上增加了双向直流变换器，使磁体不再受到脉冲电压的影响，大大提高了磁体的寿命，由此解决高频脉冲电压对磁体造成干扰的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种新型功率调节系统，包括依次连接的：双向电压源变换器、双向直流变换器和直流斩波器；

所述双向直流变换器，包括：第一功率半导体开关S₁、第二功率半导体开关S₂、滤波电感L₁及电容C₂，所述第一功率半导体开关S₁的源极和所述第二功率半导体开关S₂的漏极及所述滤波电感L₁的一端相连；所述滤波电感L₁的另一端与所述电容C₂的正极相连；所述电容C₂的负极和所述第二功率半导体开关S₂的源极相连；所述双向直流变换器用于避免磁体线圈受到电网产生的脉冲电压的干扰；

其中，磁体线圈为新型功率调节系统的负载，所述新型功率调节系统用于实现所述磁体线圈和所述电网之间的功率交换。