[發明專利]一種雙管正激多端口獨立電流控制的電池儲能系統

在審

• 申請號: 201711052400.7
• 申請日: 2017-10-30
• 公開（公告）號: CN107834582A
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發明（設計）人: 康龍云;吳璟玥;王則灃;馮元彬
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H02J3/32
• 分類號: H02J3/32;H02M3/335
• 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

技術領域

本發明涉及儲能系統領域以及電力電子變換器領域，具體地，涉及一種雙管正激多端口獨立電流控制的電池儲能系統。

背景技術

隨著全球能源供應日益緊張以及環境污染的加劇，新能源發電技術迅速崛起，一方面太陽能發電和風力發電等可再生能源具有污染小、取之不竭的優勢，受到了極大的關注，另一方面可再生能源發電的輸出具有很大的波動性和隨機性，影響并網的穩定性、可靠性以及安全性，而儲能是應對這一挑戰的最佳技術之一。其中，電池儲能以其安裝方便快捷、建造周期短、擴容改造(模塊化)方便等優勢，已經得到了廣泛應用。

現有的模塊化電池儲能系統通常采用全功率獨立控制型柔性成組儲能系統，電池模塊的全部充放電電流都要流過各自的變流器開關器件，造成器件電流應力大，導通損耗大等功率損耗，特別是在系統容量增加到較大基數時，問題更加突出。考慮到現階段各電池模塊容量基本在一定范圍內波動，即使是梯次利用電池，容量差異也不會太大，沒有必要對全部電池的電流進行獨立控制。

因此，提出了一種結構簡單、高效、安全的獨立電流控制的電池儲能系統，減小變流器的損耗和成本，實現最大工作占空比大于0.5、避免功率開關器件直通短路以及電壓升降范圍寬的優點，提高電池模塊的能量利用率。

發明內容

鑒于以上問題，本發明的目的是提供一種雙管正激多端口獨立電流控制的電池儲能系統，以解決現有全功率模塊化柔性成組系統中，開關器件流過電池模塊的全部充放電電流而導致器件電流應力大、成本高，同時避開功率開關器件直通短路的危險，實現最大工作占空比大于0.5以及電壓升降范圍寬。

為了實現上述目的，本發明通過如下技術方案實現：

一種雙管正激多端口獨立電流控制的電池儲能系統，包括：

電池單元，所述電池單元包括串聯的多組電池模塊，也可以是串聯的電池單體；

主功率變換器，所述主功率變換器與所述電池單元并聯，用于控制所述電池單元的主電流，所述主功率變換器接入三相交流電網；以及

雙管正激集成變換器，與多組電池模塊連接并分別對每組電池模塊進行閉環獨立控制，用于控制每組電池模塊的充放電電流與所述主電流的差值。

所述雙管正激多端口獨立電流控制的電池儲能系統，還包括控制電路，控制電路分別與主功率變換器、雙管正激集成變換器連接。

優選的，所述主功率變換器包括：

第一電容器，與所述電池單元并聯；以及

第一開關管至第六開關管，所述第一開關管至第六開關管的每個開關管分別反并聯一個二極管，第一開關管連接在第一電感器的第一端與電池單元的正極之間，第二開關管連接在第一電感器的第一端與電池單元的負極之間，第三開關管連接在第二電感器的第一端與電池單元的正極之間，第四開關管連接在第二電感器的第一端與電池單元的負極之間，第五開關管連接在第三電感器的第一端與電池單元的正極之間，第六開關管連接在第三電感器的第一端與電池單元的負極之間，第一電感器、第二電感器和第三電感器的第二端分別接入三相交流電網的一相。

所述第一開關管、第二開關管、第三開關管、第四開關管、第五開關管、第六開關管的柵極均與控制電路相連，使第一開關管、第二開關管、第三開關管、第四開關管、第五開關管、第六開關管的導通與關斷由控制電路控制。

優選的，所述雙管正激集成變換器包括：

原邊集成式高頻隔離變壓器，所述原邊集成式高頻隔離變壓器包括一個集成原邊繞組和多個副邊繞組：

原邊變換器，與所述集成原邊繞組連接；以及

多個副邊變換器，每個副邊繞組通過每個副邊變換器與每組電池模塊對應連接。

進一步地，優選的，所述原邊變換器包括：

第二電容器，與所述電池單元并聯；

第七開關管和第八開關管，所述第七開關管第八開關管的每個開關管分別反并聯一個二極管，第七開關管連接在所述集成原邊繞組的第一端子與所述電池單元的正極之間；所述第八開關管連接在所述集成原邊繞組的第二端子與所述電池單元的負極之間；以及

第一鉗位二極管和第二鉗位二極管，所述第一鉗位二極管連接在所述電池單元的正極與所述集成原邊繞組的第二端子，所述第二鉗位二極管連接在所述電池單元的負極與所述集成原邊繞組的第一端子。

所述第七開關管、第八開關管的柵極均與控制電路相連，使第七開關管、第八開關管的導通與關斷由控制電路控制。

優選的，所述副邊變換器包括n個獨立單元，其中副邊繞組W₁所在的第一個獨立單元包括