[發(fā)明專利]基于電力電子變壓器的中壓直流儲(chǔ)能裝置及能量管理方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710474980.2
• 申請(qǐng)日: 2017-06-21
• 公開（公告）號(hào): CN109103911A
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許峻峰;李紅波;張志學(xué);陳濤;劉華東;黃子昊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中車株洲電力機(jī)車研究所有限公司
• 主分類號(hào): H02J3/28
• 分類號(hào): H02J3/28;H02M7/483
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 羅滿

本發(fā)明公開了一種基于電力電子變壓器的中壓直流儲(chǔ)能裝置及能量管理方法，該裝置包括：與中壓直流母線并聯(lián)的第一電源變換電路，與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，第一電源變換電路中每個(gè)子模塊的直流側(cè)配置功率型儲(chǔ)能元件，第二電源變換電路中每個(gè)子模塊的直流側(cè)配置能量型儲(chǔ)能元件；通過本發(fā)明通過中頻或高頻變壓器可以進(jìn)行電氣隔離和能量傳遞；通過功率型儲(chǔ)能元件，可以補(bǔ)償中壓直流母線的諧波電流，也可以對(duì)短路電流進(jìn)行限制，并且配合直流斷路器可以進(jìn)行短路保護(hù)，提高了系統(tǒng)低壓故障穿越能力、供電品質(zhì)和穩(wěn)定性；通過能量型儲(chǔ)能元件，提供緊急情況的功率支持，保證了系統(tǒng)供電的連續(xù)性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于電力電子變壓器的中壓直流儲(chǔ)能裝置及能量管理方法。

背景技術(shù)

目前，現(xiàn)有的中壓直流(MVDC，Medium Voltage Direct Current)系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，恒功率負(fù)載固有的負(fù)阻抗特性將會(huì)導(dǎo)致其輸出阻抗發(fā)生改變。當(dāng)輸出阻抗與供電網(wǎng)絡(luò)阻抗失配時(shí)會(huì)引起系統(tǒng)電壓和電流振蕩，惡化供電品質(zhì)。另外，大功率電機(jī)啟動(dòng)、脈沖負(fù)載運(yùn)行、變壓器飽和、短路故障等工況都可能引起中壓直流母線的電壓跌落，影響用電負(fù)載正常運(yùn)行。因此，如何解決中壓直流系統(tǒng)對(duì)脈沖性負(fù)載供電保障能力、關(guān)鍵負(fù)載供電連續(xù)性、系統(tǒng)短時(shí)故障穿越和中壓直流母線電流振蕩的問題，是現(xiàn)今急需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于電力電子變壓器的中壓直流儲(chǔ)能裝置及能量管理方法，以利用功率型儲(chǔ)能元件平滑脈沖負(fù)載對(duì)電網(wǎng)的沖擊，利用能量型儲(chǔ)能元件，提供緊急情況的功率支持，保證系統(tǒng)供電的連續(xù)性。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于電力電子變壓器的中壓直流儲(chǔ)能裝置，包括：與中壓直流母線并聯(lián)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(gè)子模塊的直流側(cè)配置功率型儲(chǔ)能元件，所述第二電源變換電路中每個(gè)子模塊的直流側(cè)配置能量型儲(chǔ)能元件。

可選的，所述第一電源變換電路具體為單相MMC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

可選的，所述第一電源變換電路中每個(gè)子模塊具體為全橋結(jié)構(gòu)。

可選的，所述第二電源變換電路具體為高頻逆變器交錯(cuò)并聯(lián)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

可選的，所述第二電源變換電路中每個(gè)子模塊具體為全橋結(jié)構(gòu)。

可選的，所述中頻或高頻變壓器具體為單個(gè)獨(dú)自的變壓器。

可選的，所述功率型儲(chǔ)能元件具體為超級(jí)電容，所述能量型儲(chǔ)能元件具體為蓄電池。

此外，本發(fā)明還提供了一種基于電力電子變壓器的中壓直流能量管理方法，基于如上述任一項(xiàng)所述的基于電力電子變壓器的中壓直流儲(chǔ)能裝置，所述中壓直流能量管理方法，包括：

根據(jù)獲取的能量管理控制單元發(fā)送的所述中壓直流儲(chǔ)能裝置的所需有功電流和中壓直流母線電流實(shí)測(cè)值，計(jì)算獲取所述第一電源變換電路的占空比共模分量；

根據(jù)所述第一電源變換電路全部子模塊的功率型儲(chǔ)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(chǔ)能元件的總電壓實(shí)測(cè)值，計(jì)算獲取所述第一電源變換電路的占空比差模分量；

根據(jù)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(gè)子模塊的功率型儲(chǔ)能元件的實(shí)測(cè)值和所述第一電源變換電路每個(gè)子模塊的功率型儲(chǔ)能元件對(duì)應(yīng)的電壓給定值以及所述第一電源變換電路每個(gè)子模塊的電流方向，計(jì)算獲取所述第一電源變換電路每個(gè)子模塊的占空比；

根據(jù)獲取的第二電源變換電路的能量型儲(chǔ)能元件的荷電狀態(tài)給定值和所述第二電源變換電路的能量型儲(chǔ)能元件的荷電狀態(tài)實(shí)測(cè)值，計(jì)算獲取所述第二電源變換電路每個(gè)子模塊的占空比。