[發明專利]具有單元-連接的電池儲存裝置的模塊化多級轉換器

有效

• 申請號: 201180071401.0
• 申請日: 2011-04-05
• 公開（公告）號: CN103563202A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: G.德梅特里阿德斯
• 申請（專利權）人: ABB研究有限公司
• 主分類號: H02J3/32
• 分類號: H02J3/32;H02M7/797
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張金金;湯春龍

技術領域

本發明大體上涉及電壓源轉換器。更特定地，本發明涉及用于支持交流電系統的方法、電壓源轉換器和計算機程序產品。

背景技術

直流（DC）系統或電網和DC互連通常連接到交流（AC）傳輸系統。近來看到了AC和DC系統兩者重要的變化。AC系統現今越來越多地連接到非線性源或發電機，例如風電場。這些從環境角度有興趣用作源。然而，因為使用這樣的能量源，系統是不穩定的。這意指為了使穩定性增加，它們必須得到支持。支持系統的一個方式是通過提供能量儲存系統，其能夠從AC系統接收能量并且將能量輸送到AC系統。該支持在這里可能牽涉許多不同類型的應用，例如傳輸增強、功率振蕩阻尼、動態電壓穩定性、聯絡線控制、短期旋轉儲備、負載調平、欠頻減載降低、次同步共振阻尼和電力質量提高。

提供該能量儲存系統的一個方式是通過使用一組電池模塊。通常這樣的電池模塊經由獨立AC/DC轉換器連接到AC電網。

然而，隨著DC系統對于與AC系統有關的使用正變得更令人感興趣，將有興趣還將這些DC系統用于支持AC系統。

之前提到在DC系統中也已經有重要的變化。一個這樣的變化是引入基于單元的電壓源轉換器。該轉換器（例如在DE?10103031中描述的）由若干單元組成，每個包括若干開關元件和單元電容器（cell?capacitor）。這些單元在這里可以被控制以使用單元電容器來提供電壓貢獻，其中來自各個單元的電壓貢獻形成AC電壓。

為了使DC線上的DC電壓平滑，這些單元還可以包括與單元電容器并聯的另外的能量儲存部件，其中該另外的能量儲存部件可以是電池。具有該類型的另外的能量儲存部件的單元簡要地在US?2008/0205093和US?2008/0252142中提到。

鑒于已經在上文所描述的，需要有可以用于使用包括電池模塊的能量儲存系統來使AC系統穩定的DC系統。

發明內容

本發明針對使用在基于單元的電壓源轉換器的單元中提供的電池模塊組來支持AC系統。

本發明的一個目標是提供用于支持AC系統的新的方法。

該目標根據本發明的第一方面通過經由基于單元的電壓源轉換器來支持AC系統的方法來實現，每個單元包括與單元電容器并聯的一串開關元件并且至少一些單元中的每個進一步包括電池模塊組，其包括與單元電容器能并聯連接的至少一個電池模塊，該方法包括以下步驟：

獲得關于AC系統的電力要求的數據，

選擇若干單元的電池模塊組用于滿足電力要求，以及

使選擇的電池模塊組與對應的單元電容器并聯，以用于與AC系統交換電力。

本發明的另一個目標是提供用于支持關聯的AC系統的基于單元的電壓源轉換器。

該目標根據本發明的第二方面通過用于支持關聯的AC系統的電壓源轉換器來實現，所述電壓源轉換器包括：

若干單元，每個單元包括與單元電容器并聯的一串開關元件，至少一些單元進一步包括電池模塊組，其包括與單元電容器能并聯連接的至少一個電池，以及

控制器，其配置成選擇性地使若干單元的電池模塊組與對應的單元電容器并聯連接，以用于與關聯的AC系統交換電力。

本發明的另一個目標是提供用于使用基于單元的電壓源轉換器來支持AC系統的計算機程序產品。該目標根據本發明的第三方面通過用于支持與基于單元的電壓源轉換器關聯的AC系統的計算機程序產品來實現，其中每個單元包括與單元電容器并聯的一串開關元件并且至少一些單元進一步包括電池模塊組，其包括與單元電容器能并聯連接的至少一個電池模塊，該計算機程序產品包括數據載體，其具有能裝載到電壓源轉換器的控制器內的計算機程序代碼，該計算機程序代碼在裝載到控制器中時促使控制器：

獲得關于關聯的AC系統的電力要求的數據，

選擇若干單元的電池模塊組用于滿足該電力要求，以及

使選擇的電池模塊組與對應的單元電容器并聯連接，以用于與關聯的AC系統交換電力。

本發明具有許多優勢。可以在無需用于能量儲存系統的功率電子器件接口的情況下提供它。此外，能量儲存系統不再需要在中/高頻變壓器方面的與DC系統的任何電流隔離。所有單元或若干單元可以根據系統要求來使用。在單元級上進行能量儲存系統的控制并且因此在某一時刻僅連接采用電池模塊組的若干單元。能量儲存系統以低壓（即，以單元電壓）連接。與獨立功率電子器件接口的使用相比，能量儲存系統還具有低的占用空間。此外，成本與復雜程度一樣是低的。

附圖說明

本發明將在下面參照附圖描述，其中