[發明專利]一種模塊化三電平儲能裝置并離網控制方法

有效

• 申請號: 201410062070.X
• 申請日: 2014-02-24
• 公開（公告）號: CN103825291A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 林韓;吳文宣;鄭高;趙玲;李裕強;高鵬;李景云;馬駿
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網福建省電力有限公司;國網福建省電力有限公司電力科學研究院
• 主分類號: H02J3/32
• 分類號: H02J3/32;H02M7/72
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明涉及儲能技術領域，特別是一種模塊化三電平儲能裝置并離網控制方法。

背景技術

儲能裝置（儲能系統中，與儲能電池組配套，連接于電池組與電網（或負荷）之間，把電網電能存入電池組或將電池組能量回饋到電網（或負荷）的裝置。）儲能技術在很大程度上可以解決新能源發電、電動汽車充電的隨機性、波動性問題，可以實現新能源發電的平滑輸出，能有效調節新能源發電和電動汽車充電引起的電網電壓、頻率及相位的變化，使大規模風電及太陽能發電方便可靠地并入常規電網，并減小大規模電動汽車無序充電對電網的影響。

儲能裝置目前在國內外仍處于示范運行階段，尚未大規模推廣，已投入示范工程的大多數為小容量的示范性儲能裝置，而且大多采用兩電平變流器，當容量加大時，多機并聯體積龐大，占地面積大、成本高且可靠性、可維護性較差。

發明內容

本發明的目的是提供一種模塊化三電平儲能裝置并離網控制方法，能有效解決可再生能源(如光伏、風電等)對電網穩定性、電能質量和經濟性影響，能夠平滑有功功率、調節無功功率、電網故障時給負載供電。

本發明方法采用以下方案實現：一種模塊化三電平儲能裝置并離網控制方法，其特征在于：該儲能裝置由隔離變壓器、LCL濾波器、雙向變流器、直流濾波器以及蓄電池依次級聯構成；所述控制方法包括：

當該儲能裝置并網運行時，采用帶中點電位補償的雙閉環控制策略，通過在并網電流單環控制中加入功率前饋和電池電流外環控制，加快系統的響應速度、減小直流電流紋波；

在該儲能裝置離網運行時，通過在輸出電壓外環、電感電流內環控制基礎上，加入零序電壓注入的中點電位閉環控制方法，即通過在三相調制信號中注入零序電壓來控制中點電位的直流和低頻波動，以實現三電平電容中點電壓的平衡控制；

在該儲能裝置多機并聯運行時，采用主從式并聯控制，即每個模塊的變流器均運行于電壓源工作模式，每個變流器采用下垂控制保證均流效果；各模塊以各自的有功功率P和無功功率Q為依據，調整各自輸出電壓的頻率和幅值實現系統中各臺變流器的均流運行。

在本發明一實施例中，所述并網運行時，采用帶限幅比例因子的中性點電壓平衡控制算法，將中點電容電壓偏差平衡在一定范圍內。

在本發明一實施例中，當所述的儲能裝置為雙模式運行，所述控制方法中還加入孤島檢測；所述孤島檢測采用孤島后加入無功功率擾動的檢測方法，其無功功率值可通過Q-f曲線求取負載曲線的最大斜率得出。

在本發明一實施例中，當所述的儲能裝置為單模式運行，所述控制方法中還加入低電壓穿越，該低電壓穿越時向電網注入無功量與電壓跌落的關系為2×(0.9-U_T)I_N，切換開關的切換條件是ABC三相電壓均小于?90%額定電壓，關機的條件是ABC三相電壓任意一相小于20%額定電壓。

在本發明一實施例中，所述均流控制的實現方式為：通過CAN接口廣播到CAN網，同時從CAN網獲得其他模塊的有功和無功功率，然后計算得到系統的平均有功和無功功率；每個模塊根據平均有功功率與本地有功功率之差，經過PI控制器得到頻率的調整量，對相位進行調整，保證有功功率的均分；根據平均無功功率與本地無功功率之差，經過PI控制器得到電壓的調整量，保證無功功率的均分；最后，將功率控制計算得到的電壓指令疊加到離網電壓外環指令上，即可實現對儲能裝置多模塊并聯的協調均流控制。

本發明的優點如下：

本發明方法采用的儲能裝置的主電路拓撲采用三電平雙向變流器設計，降低了開關器件的損耗、提高了輸出電壓的利用率、功率因數，減小了諧波電流含量、直流側電流紋波，提高了整套裝置的可靠性；本裝置采用模塊化設計，可以方便地配置出不同規格的產品、縮短了產品的生產周期，降低了生產、運輸成本，提高了空間利用率且易于運輸、安裝、維護，提高了整個產品的性能、具有更高的可靠性、安全性。

附圖說明

圖1模塊化三電平儲能裝置主電路拓撲。

圖2儲能裝置并網控制框圖。

圖3儲能裝置多模塊并聯控制框圖。

具體實施方式

下面結合附圖及實施實施例對本發明做進一步說明。

儲能裝置是與儲能電池組配套，連接于電池組與電網（或負荷）之間，把電網電能存入電池組或將電池組能量回饋到電網（或負荷）的裝置。儲能裝置主要由主回路和控制回路兩部分組成，如圖1所示，主回路主要由隔離變壓器、LCL濾波器、雙向變流器、直流濾波器以及蓄電池依次級聯構成。