[發明專利]一種電能雙向流動的儲能系統及其控制方法

無效

• 申請號: 201010508339.4
• 申請日: 2010-10-15
• 公開（公告）號: CN101976894A
• 公開（公告）日: 2011-02-16
• 發明（設計）人: 任桂周;常思勤
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H02J15/00
• 分類號: H02J15/00;H02J7/34;H02P27/06
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

技術領域

本發明屬于電能儲存系統，特別是一種電能雙向流動的儲能系統及其控制方法。

背景技術

在混合動力汽車、電動汽車等以電機作為動力系統且需要電能雙向流動的場合，當電機工作在電動模式時由供電電源給電機提供能量，當電機工作在發電模式時由供電電源回收電機發出的能量，在兩個方向的能量傳遞過程中，需要實現能量的變換和存儲，儲能系統起到關鍵的作用。

以往，作為這種電能雙向流動的儲能系統，公知有這樣的，即：采用高電壓供電電源通過功率變換器的變壓變流實現能量的雙向流動，選擇正向通過控制功率變換器進行降壓供電電動運行，反向通過控制功率變換器并利用電機電感儲存和釋放能量升壓向供電電源充電。

在上述電能雙向流動的儲能系統中，供電電源體積大，成本高；當電機電動運行且需要的電壓增加到大于供電電源電壓值時必須增大供電電源的電壓值；組成功率變換器的開關管電壓/電流等級大，損耗大，導致裝置效率低；利用電機自身電感升壓回饋能量時，電機電感損耗大，實際中升壓有一定的變壓比，發電時反電動勢與電源電壓值在一定比例內才可以使用該方法，限制了電壓變化范圍；當電機發電運行且轉速比較低時，反電動勢很小，不能回收能量，使得能量回收效率低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高效率的電能雙向流動的儲能系統及其控制方法。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種電能雙向流動的儲能系統，包括可串并聯切換的供電電源、雙向直流功率變換器、橋式逆變器、電機，雙向直流功率變換器的第一輸入端與可串并聯切換的供電電源的第一輸出端相連接，雙向直流功率變換器的第二輸入端與可串并聯切換的供電電源第二輸出端相連接，可串并聯切換的供電電源為雙向直流功率變換器提供電能，雙向直流功率變換器的第一輸出端與橋式逆變器的第一輸入端相連接，雙向直流功率變換器的第二輸出端與橋式逆變器的第二輸入端相連接，橋式逆變器與電機相連接，即橋式逆變器的第一連接點與電機的第一輸入端相連接，橋式逆變器的第二連接點與電機的第二輸入端相連接，雙向直流功率變換器通過橋式逆變器為電機提供電能，或者電機通過橋式逆變器向雙向直流功率變換器輸出電能。

一種電能雙向流動的儲能系統的控制方法，包括降壓放電、升壓放電、降壓回饋電能和升壓回饋電能四種模式；降壓放電模式是指，電機工作在電動狀態，當電機需要的第一輸入端和第二輸入端之間的端電壓U_AB小于2U_N時，所述U_N是第一超級電容器或第二超級電容器的額定工作電壓值，由電控單元輸出開關控制信號控制第二功率開關管、第三功率開關管和第四功率開關管斷開，第一超級電容器和第二超級電容器并聯，使得可串并聯切換的供電電源的第一輸出端和第二輸出端之間的端電壓輸出U_S等于第一超級電容器或第二超級電容器的額定工作電壓U_N，此時，當電機需要的第一輸入端和第二輸入端之間的端電壓U_AB小于U_N時，由電控單元輸出開關控制信號控制雙向直流功率變換器的第六功率開關管、第七功率開關管斷開，由電控單元輸出開關控制信號控制橋式逆變器的第八功率開關管、第九功率開關管、第十功率開關管和第十一功率開關管降壓斬波，調節電機的第一輸入端和第二輸入端之間的端電壓U_AB，從而調節電機電樞電流I_M；