[發明專利]基于電力電子變壓器的中壓直流儲能裝置及能量管理方法

在審

• 申請號: 201710474980.2
• 申請日: 2017-06-21
• 公開（公告）號: CN109103911A
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發明（設計）人: 許峻峰;李紅波;張志學;陳濤;劉華東;黃子昊
• 申請（專利權）人: 中車株洲電力機車研究所有限公司
• 主分類號: H02J3/28
• 分類號: H02J3/28;H02M7/483
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 羅滿

1.一種基于電力電子變壓器的中壓直流儲能裝置，其特征在于，包括：與中壓直流母線并聯的第一電源變換電路，與所述第一電源變換電路通過中頻或高頻變壓器連接的第二電源變換電路；

其中，所述第一電源變換電路中每個子模塊的直流側配置功率型儲能元件，所述第二電源變換電路中每個子模塊的直流側配置能量型儲能元件。

2.根據權利要求1所述的基于電力電子變壓器的中壓直流儲能裝置，其特征在于，所述第一電源變換電路具體為單相MMC拓撲結構。

3.根據權利要求2所述的基于電力電子變壓器的中壓直流儲能裝置，其特征在于，所述第一電源變換電路中每個子模塊具體為全橋結構。

4.根據權利要求3所述的基于電力電子變壓器的中壓直流儲能裝置，其特征在于，所述第二電源變換電路具體為高頻逆變器交錯并聯拓撲結構。

5.根據權利要求4所述的基于電力電子變壓器的中壓直流儲能裝置，其特征在于，所述第二電源變換電路中每個子模塊具體為全橋結構。

6.根據權利要求5所述的基于電力電子變壓器的中壓直流儲能裝置，其特征在于，所述中頻或高頻變壓器具體為單個獨自的變壓器。

7.根據權利要求1至6任一項所述的基于電力電子變壓器的中壓直流儲能裝置，其特征在于，所述功率型儲能元件具體為超級電容，所述能量型儲能元件具體為蓄電池。

8.一種基于電力電子變壓器的中壓直流能量管理方法，其特征在于，基于如權利要求1至7任一項所述的基于電力電子變壓器的中壓直流儲能裝置，所述中壓直流能量管理方法，包括：

根據獲取的能量管理控制單元發送的所述中壓直流儲能裝置的所需有功電流和中壓直流母線電流實測值，計算獲取所述第一電源變換電路的占空比共模分量；

根據所述第一電源變換電路全部子模塊的功率型儲能元件的總電壓給定值和所述第一電源變換電路全部子模塊的功率型儲能元件的總電壓實測值，計算獲取所述第一電源變換電路的占空比差模分量；

根據獲取的所述占空比共模分量、所述占空比差模分量、所述第一電源變換電路每個子模塊的功率型儲能元件的實測值和所述第一電源變換電路每個子模塊的功率型儲能元件對應的電壓給定值以及所述第一電源變換電路每個子模塊的電流方向，計算獲取所述第一電源變換電路每個子模塊的占空比；

根據獲取的第二電源變換電路的能量型儲能元件的荷電狀態給定值和所述第二電源變換電路的能量型儲能元件的荷電狀態實測值，計算獲取所述第二電源變換電路每個子模塊的占空比。

9.根據權利要求8所述的基于電力電子變壓器的中壓直流能量管理方法，其特征在于，所述根據獲取的能量管理控制單元發送的所述中壓直流儲能裝置的所需有功電流和中壓直流母線電流實測值，計算獲取所述第一電源變換電路的占空比共模分量，還包括：

利用故障限流單元控制所述中壓直流母線的電流給定值，以將故障電流控制到預設數值。

10.根據權利要求9所述的基于電力電子變壓器的中壓直流能量管理方法，其特征在于，所述根據獲取的所述占空比共模分量、所述占空比差模分量、所述第一電源變換電路每個子模塊的功率型儲能元件的實測值和所述第一電源變換電路每個子模塊的功率型儲能元件對應的電壓給定值以及所述第一電源變換電路每個子模塊的電流方向，計算獲取所述第一電源變換電路每個子模塊的占空比，包括：

將獲取的所述第一電源變換電路每個子模塊的功率型儲能元件的實測值和所述第一電源變換電路每個子模塊的功率型儲能元件對應的電壓給定值疊加輸入到比例積分控制器，獲取所述比例積分控制器輸出的第一數據；

將所述第一數據和所述第一電源變換電路每個子模塊的電流方向輸入到乘法器，獲取所述乘法器輸出的第二數據；

將所述第二數據與獲取的所述占空比共模分量和所述占空比差模分量相疊加，獲取所述第一電源變換電路每個子模塊的占空比。