[發明專利]一種易于擴展的獨立電流控制電池儲能系統及其控制方法

在審

• 申請號: 201711032867.5
• 申請日: 2017-10-30
• 公開（公告）號: CN107769390A
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 康龍云;吳璟玥;馮元彬;王則灃
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H02J15/00
• 分類號: H02J15/00;H02J3/38;H02M3/335;H02J7/04
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 陳宏升

1.一種易于擴展的獨立電流控制的電池儲能系統，其特征在于，包括主功率變換器，電池單元，輔助功率變換器和控制電路；所述電池單元是串聯的電池模塊和串聯的電池單體中的一種；所述主功率變換器一端與電池單元并聯，通過矢量控制來控制所述電池單元的主電流，所述主功率變換器另一端接入三相交流電網；所述電池單元由n組電池模塊或n組電池單體串聯組成；所述輔助功率變換器包括原邊集成式高頻隔離變壓器，原邊變換器和副邊變換器；其中原邊變換器一端與電池單元連接，另一端與原邊集成式高頻隔離變壓器連接；副邊變換器一端與電池單元連接，另一端與原邊集成式高頻隔離變壓器連接；控制電路分別與主功率變換器、輔助功率變換器連接；所述輔助功率變換器對每組電池單元進行閉環獨立控制，用于控制每組電池單元的充放電電流與所述主電流的差值。

2.根據權利要求1所述的一種易于擴展的獨立電流控制電池儲能系統，其特征在于，所述主功率變換器包括：第一電容器、第一電感器、第二電感器、第三電感器、第一開關管、第二開關管、第三開關管、第四開關管、第五開關管、第六開關管；

其中第一電容器與電池單元并聯，第一開關管至第六開關管分別反并聯一個二極管，所述第一開關管的發射極端連接在第一電感器的第一端，第一開關管的集電極與電池單元的正極連接，所述第二開關管的集電極端連接在第一電感器的第一端，第二開關管的發射極端與電池單元的負極連接，第三開關管的發射極端連接在第二電感器的第一端，第三開關管的集電極端與電池單元的正極連接，第四開關管的集電極端連接在第二電感器的第一端，第四開關管的發射極端與電池單元的負極連接，第五開關管的發射極端連接在第三電感器的第一端，第五開關管的集電極與電池單元的正極連接，第六開關管的集電極端連接在第三電感器的第一端，第六開關管的發射極端與電池單元的負極連接，所述第一電感器、第二電感器、第三電感器的第二端分別接入三相交流電網的U_c、U_b、U_a相。

3.根據權利要求1所述的一種易于擴展的獨立電流控制電池儲能系統，其特征在于，所述原邊集成式高頻隔離變壓器包括L個集成原邊繞組和N個副邊繞組，N＝ML，M取值范圍為15～20；所述副邊繞組通過副邊變換器與電池單元對應連接；所述原邊變換器一端與所述集成原邊繞組連接，另一端與所述電池單元連接，或與外部直流電源直接連接；所述副邊繞組通過所述副邊變換器與電池單元對應連接。

4.根據權利要求1所述的一種易于擴展的獨立電流控制電池儲能系統，其特征在于，

所述原邊變換器包括L個單元，其中第一個單元包含：第一原電感器、第七開關管、第八開關管、第九開關管、第十開關管；所述第七開關管至第十開關管的每個開關管分別反并聯一個二極管，所述第一原電感器一端連接原邊繞組第二端，另一端連接在第九開關管和第十開關管之間；第七開關管的集電極端連接在電池單元正極，第七開關管發射極連接在集成原邊繞組的第一端；所述第八開關管的集電極端連接在集成原邊繞組的第一端，第八開關管的發射極端連接在電池單元的負極；第九開關管的集電極端連接在電池單元的正極，第九開關管的發射極端連接在集成原邊繞組的第二端；第十開關管的集電極端連接在集成原邊繞組的第二端，第十開關管的發射極端連接在電池單元的負極；第二個單元至第L個單元結構依此類推，原邊變換器之間串聯；

所述副邊變換器包括N個獨立單元，其中第一個獨立單元包含：第一諧振電感，第一諧振電容，第二電容器，第一附加電感器和第一副開關管、第二副開關管、第三副開關管、第四副開關管；所述第一副開關管至第四副開關管的每個開關管分別反并聯一個二極管，其中第二電容器與電池單元并聯，第一副開關管至第四副開關管分別反并聯一個二極管；第一副開關管的源極端連接在電池單元的正極，第一副開關管的漏極端依次通過第一附加電感的第一端、第一諧振電感、第一諧振電容，連接在副邊繞組的第一端；第二副開關管的源極端依次通過第一附加電感的第一端、第一諧振電感、第一諧振電容，連接在副邊繞組的第一端，第二副開關管的漏極端連接在電池單元的負極；第三副開關管的源極端連接在電池單元的正極，第三副開關管的漏極端通過第一附加電感的第二端連接在副邊繞組的第二端；第四副開關管的源極端通過第一附加電感的第二端連接在副邊繞組的第二端，第四副開關管的漏極端連接在電池單元的負極；第二個獨立單元至第N個獨立單元結構依此類推。

5.根據權利要求1所述的一種易于擴展的獨立電流控制儲能系統，其特征在于，所述矢量控制包括正弦脈寬調制、空間矢量脈寬調制。