[發明專利]一種電能雙向傳輸系統及其控制方法

在審

• 申請號: 201710555762.1
• 申請日: 2017-07-10
• 公開（公告）號: CN107302223A
• 公開（公告）日: 2017-10-27
• 發明（設計）人: 傅孟潮;劉愛忠;李昱;孫永亮;任士康;楊建旭;楊勇;孫久軍;李志高
• 申請（專利權）人: 山東魯能智能技術有限公司
• 主分類號: H02J3/32
• 分類號: H02J3/32;H02M7/797
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 王寶筠

技術領域

本發明涉及電力電子變換器領域，更具體地說，涉及一種電能雙向傳輸系統及其控制方法。

背景技術

目前，電源系統，如風能/太陽能戶用系統、太陽能路燈、后備電源，通常采用電池組來來完成系統的儲能和功能工作。隨著現代電網的智能化水平不斷提高，實現儲能元件和電網互通的需求日益迫切。將各個系統的儲能元件作為智能電網的分布式儲能單元。在電網負荷高峰期時起到緩沖作用，由此提高電網利用率；增加電網的有效備用容量，提升電網可靠性。

傳統的儲能元件的充電系統由PWM電壓源型整流器和隔離式DC/DC變換器組成充電主回路，實現對儲能元件的充電功能。但是，其無法實現電能由儲能元件向電網的流動，即無法實現電能的雙向流動。

發明內容

有鑒于此，本發明提出一種電能雙向傳輸系統及其控制方法，欲實現儲能元件與電網之間能量的雙向流動的目的。

為了實現上述目的，現提出的方案如下：

一種電能雙向傳輸系統，包括：兩電平拓撲結構的PWM電壓源型換流器、直流母線電容和隔離式雙向全橋DC/DC變換器，其中，

所述兩電平拓撲結構的PWM電壓源型換流器，用于交流電網和直流母線之間的電能雙向傳輸；

所述直流母線電容連接在所述兩電平拓撲結構的PWM電壓源型換流器和所述隔離式雙向全橋DC/DC變換器之間，用于所述兩電平拓撲結構的PWM電壓源型換流器和所述隔離式雙向全橋DC/DC變換器的解耦和級聯；

所述隔離式雙向全橋DC/DC變換器，用于所述直流母線與儲能元件之間的電能雙向傳輸。

優選的，所述兩電平拓撲結構的PWM電壓源型換流器的功率開關管類型均為：SiC MOSFET。

優選的，所述隔離式雙向全橋DC/DC變換器的開關管類型為：SiCMOSFET。

優選的，所述隔離式雙向全橋DC/DC變換器的變壓器具體為：高頻變壓器。

一種上述系統的控制方法，包括：

接收充放電電能流動方向命令和充放電電能傳輸功率命令；

獲取所述儲能元件的電壓信號和電流信號；

根據所述充放電電能流動方向命令和充放電電能傳輸功率命令，以及所述儲能元件的電壓信號和電流信號，控制所述直流母線與儲能元件之間的電能流動的方向和傳輸功率；

調節所述直流母線的電壓保持恒定。

優選的，所述根據所述充放電電能流動方向命令和充放電電能傳輸功率命令，以及所述儲能元件的電壓信號和電流信號，控制所述直流母線與儲能元件之間的電能流動的方向和傳輸功率，包括：

根據所述電壓信號和所述電流信號，計算得到所述儲能元件的功率信號；

根據所述功率信號計算得到平均功率；

將所述充放電電能傳輸功率命令作為功率參考值減去所述平均功率，得到功率誤差信號；

根據所述功率誤差信號計算得到移相角；

根據所述移相角和所述充放電電能流動方向命令，生成驅動所述隔離式雙向全橋DC/DC變換器的PWM信號，以控制所述直流母線與所述儲能元件之間電能流動的方向和傳輸功率。

優選的，所述調節所述直流母線的電壓保持恒定，包括：

獲取交流電網的三相電壓信號和三相電流信號；

根據所述三相電壓信號計算得到所述交流電網的電壓的相角信號；

根據所述三相電流信號和所述相角信號，經過坐標變換得到第一有功電流和第一無功電流；

采集直流母線的電壓信號；

預設的電壓參考值減去所述電壓信號，得到電壓誤差信號；

所述電壓誤差信號經過電壓控制器處理，得到第二有功電流；

所述第二有功電流減去所述第一有功電流，得到第一電流誤差信號；

所述第一電流誤差信號經過第一電流控制器處理，得到有功電壓信號；

預設的第二無功電流減去所述第一無功電流，得到第二電流誤差信號，所述第二無功電流為零；

所述第二電流誤差信號經過第二電流控制器處理，得到無功電壓信號；

根據所述有功電壓信號、所述無功電壓信號和所述相角信號，經過坐標變換得到三相電壓控制信號；

根據所述三相電壓控制信號生成驅動所述兩電平拓撲結構的PWM電壓源型換流器的PWM信號，以使所述直流母線的電壓保持恒定。

與現有技術相比，本發明的技術方案具有以下優點：