[发明专利]一种背靠背级联H桥型储能变换装置、控制方法及使用方法

说明书

本发明公开了一种背靠背级联H桥型储能变换装置、控制方法及使用方法，装置包括：级联多个背靠背H桥功率单元；在第一个功率单元与第n个功率单元的一侧之间通过滤波电感La与风力发电系统相连，在第一个功率单元与第n个功率单元的另一侧之间通过滤波电感Lb与电网相连，构成单相桥臂；功率单元由H桥1、背靠背级联H桥中电容并联的DC‑DC电路和H桥2并联构成。本发明通过控制DC‑DC升降压电路使电容电压更加稳定，具备储能功能，并可运行孤岛模式；本发明可实现风力发电、储能与并网一起运行，更加节约能源，消除了风力发电量不稳定因素，还可无变压器接入电网、避免电池环流，更加符合风力发电并网标准的要求。

技术领域

本发明属于电力电子，新能源发电领域。尤其涉及一种背靠背级联H桥型储能变换装置、控制方法及使用方法。

背景技术

在新能源发电中风力发电和光伏发电比重最多，但由于新能源的发电量受到天气、季节等因素的影响，其发电量不稳定，难以满足电网需求的稳定性。为了解决这个问题，储能技术就显得尤为重要。储能技术可以将新能源发电的多余电量储存起来，当电网需求高峰时再释放出来，以满足电网需求的持续稳定性。因此储能系统可以平滑无规律的新能源功率波动，还可削峰填谷。此外，当电网故障时，储能系统还可运行孤岛模式，为电网系统提供稳定的功率。

然而传统储能系统按一充一放模式运行，不能连续供给电网。例如单级式或双极式低压储能方案，其电池组有环流、存在工频变压器、充放电效率低，阻碍了储能的发展。目前，大功率多电平变换装置电池环流小、谐波含量低、模块化且可拓展、充放电效率高，并使低压开关器件输出高压，有很好的应用前景。

在大功率多电平变换电池储能中，背靠背级联H桥型应用较为广泛。但是对于传统背靠背级联H桥型储能装置，由于按照一充一放模式运行，其不能实现风力发电、储能与并网一起运行，并且其直流侧电容电压稳定较难控制。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种背靠背级联H桥型储能变换装置、控制方法及使用方法。

本发明按以下技术方案实现：

一方面，本发明提供了一种背靠背级联H桥型储能变换装置，该装置包括：

级联多个背靠背H桥功率单元；在第一个功率单元与第n个功率单元的一侧之间通过滤波电感La与风力发电系统相连，在第一个功率单元与第n个功率单元的另一侧之间通过滤波电感Lb与电网相连，构成单相桥臂；

所述功率单元由H桥1、背靠背级联H桥中电容并联的DC-DC电路和H桥2并联构成；

所述H桥1的端子首尾相连形成级联结构整流回路，将风力发电机发出的电整流成直流；所述背靠背级联H桥中电容并联的DC-DC电路起升压、降压与储能功能，并稳定H桥1右边电容电压Udc；所述H桥2的端子首尾相连形成级联结构逆变回路，将整流成的直流电逆变成频率恒定、幅值稳定的交流电并输送到电网。

在一种实施方式中，将与滤波电感La连接的风力发电系统替换为电网，将与滤波电感Lb连接的电网替换为负载，作为矿井提升机、通风机的应急能源。在一种实施方式中，所述H桥1由4个绝缘栅双极晶体管IGBT构成全桥结构；所述DC-DC电路由电容、2个IGBT、电感、储能单元构成；所述H桥2由4个IGBT构成全桥结构。

在一种实施方式中，所述储能单元为磷酸铁锂电池、蓄电池或超级电容。

第二方面，本发明提供了上述的背靠背级联H桥型储能变换装置的控制方法，

该方法包括：

对风力发电系统端整流回路的H桥1和电网端逆变回路的H桥2均采用定有功功率和无功功率控制；

对DC-DC电路采用双闭环控制，电压为外环，电流为内环。