[發(fā)明專利]一種儲能變流器及其控制方法

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• 申請日: 2018-11-06
• 公開（公告）號: CN109217673A
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發(fā)明（設計）人: 賈要勤;陳真
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158;H02M7/5387;H02J3/32;H02J3/38
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發(fā)明公開了一種儲能變流器及其控制方法，包括斬波模塊、逆變模塊、檢測電路和控制電路，斬波模塊與直流儲能單元連接，用于將直流儲能單元輸入的第一直流電轉換為第二直流電輸出給逆變模塊，逆變模塊與所述斬波模塊連接，用于將所述斬波模塊輸出的第二直流電轉換成第一交流電并輸出給檢測電路；本發(fā)明的變流器通過采集電量信息，對斬波電路和逆變電路進行電壓電流、功率的閉環(huán)控制，最終得到符合要求的第二交流電，本變流器將斬波逆變部分主體緊湊有效的在一定空間內(nèi)實現(xiàn)排布，通過引入最多四路直流單元，進行總體規(guī)劃控制，充分實現(xiàn)對每路直流單元的優(yōu)化控制，加大了變流器的總體容量，提高了每一路直流單元的使用壽命，增加了整個系統(tǒng)可靠性。

技術領域

本發(fā)明涉及一種變流器，其構造用于使直流電和交流電相互轉換，直流電部分為儲能電池，交流電部分為電網(wǎng)，實現(xiàn)交流系統(tǒng)與直流系統(tǒng)的能量雙向流動。

背景技術

在分布式電網(wǎng)中，分布式儲能與分布式發(fā)電要平穩(wěn)接入電網(wǎng)且保證電網(wǎng)質(zhì)量，需要接入變流器。對于分布式儲能，尤其以蓄電池為主，需要設計實現(xiàn)變流器以充電和放電的形式與電網(wǎng)交換能量，用以對儲能電池進行充、放電的控制與管理。

另外，在微電網(wǎng)中，由于分布式儲能與分布式發(fā)電的大數(shù)量接入，容易引起電網(wǎng)電壓波形畸變，引入多次諧波，對整個電網(wǎng)內(nèi)電氣設備造成影響，這時需要接入變流器一方面控制輸出電壓電流，一方面保證分布式環(huán)節(jié)可以正常有效工作。對于儲能環(huán)節(jié)為蓄電池的變流器而言，能夠可靠地運行在四個象限內(nèi)，提高儲能電池的循環(huán)壽命，減小體積體重，提高電能的利用效率一直是設計的目標，也是蓄電池儲能變流器設計的難點。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種儲能變流器及其控制方法(PCS)，設計出集成度高，易于維護且高效率的儲能變流器。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的是技術方案是，一種儲能變流器，包括斬波模塊、逆變模塊、檢測電路和控制電路，其中：

所述斬波模塊與直流儲能單元連接，用于將直流儲能單元輸入的第一直流電轉換為第二直流電輸出給逆變模塊；

所述逆變模塊與所述斬波模塊連接，用于將所述斬波模塊輸出的第二直流電轉換成第一交流電并輸出給檢測電路；

所述檢測電路分別與所述斬波模塊和逆變模塊連接，用于分別檢測所述斬波模塊和逆變模塊的電路信息，所述電路信息包括電壓和電流，即斬波模塊和逆變模塊的電壓和電流；

所述控制電路分別與所述斬波模塊、逆變模塊和檢測電路連接，用于根據(jù)接收到的第一直流電和第二直流電信息產(chǎn)生斬波控制信號，實現(xiàn)對斬波模塊輸出第二直流電的控制，且用于根據(jù)逆變模塊輸出的第一交流電電路信息產(chǎn)生逆變控制信號，以控制所述逆變模塊產(chǎn)生需要的第二交流電，逆變模塊產(chǎn)生第二交流電輸出給電網(wǎng)。

所述斬波模塊包括四路直流變換電路、緩起電路、四路蓄電池支撐電容、四路升壓電感四路蓄電池升壓支撐電容及母線穩(wěn)壓電容，其中：

所述四路直流變換電路，用于將接入的第一電壓轉換到輸入到逆變電路的第二電壓，其中四路斬波電路的輸出并聯(lián)共同維持母線電壓；

緩起電路，包括接觸器和緩起電阻，用于蓄電池啟動環(huán)節(jié)，避免啟動電流過大造成蓄電池壽命縮短；

四路蓄電池支撐電容，用于維持四路接入第一電壓恒定，較少電壓波動；

四路升壓電感，用于將第一電壓轉換到第二電壓，與IGBT開關電路構成boost升壓電路；每個升壓電路需要兩個IGBT開關，構成半橋電路，其中每個上橋臂IGBT的陰極為斬波電路輸出正極，每個下橋臂IGBT的陽極為斬波電路輸出負極；

四路蓄電池升壓支撐電容及母線穩(wěn)壓電容，用于維持第二電壓穩(wěn)定；

對于斬波模塊的電量檢測電路，包括每一路蓄電池的第一電壓檢測電路，升壓電感的電流檢測電路，母線電容的電壓檢測電路：