[發(fā)明專利]不對(duì)稱三相星形級(jí)聯(lián)多電平混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的分相控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910249621.6
• 申請(qǐng)日: 2019-03-29
• 公開（公告）號(hào): CN110011355B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉釗;張?jiān)?/a>;趙珊珊;馮俊牟;龔健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/38
• 分類號(hào): H02J3/38;H02J3/32;H02J7/34
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 封睿

本發(fā)明公開了一種不對(duì)稱三相星形級(jí)聯(lián)多電平混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的分相控制方法，分析單相電池鏈節(jié)輸出電壓、電流的穩(wěn)定范圍，確定三相星形系統(tǒng)的工作范圍；對(duì)各相電池鏈節(jié)進(jìn)行開環(huán)電壓控制，使各電池鏈節(jié)輸出指令電壓，達(dá)到充放電平衡；根據(jù)電網(wǎng)電壓和開環(huán)電壓，計(jì)算電容鏈節(jié)有功電流和無功電流的相位；對(duì)各相電容鏈節(jié)進(jìn)行有功電流控制、無功電流控制和電網(wǎng)電壓前饋控制，使各電容鏈節(jié)輸出指令電流，電容電壓保持穩(wěn)定。本發(fā)明在三相共同穩(wěn)定工作范圍內(nèi)進(jìn)行分相控制，提高了系統(tǒng)四象限運(yùn)行的穩(wěn)定性，并且能夠防止鏈節(jié)單元過調(diào)制，抑制輸出電流諧波，適用于不對(duì)稱故障情況。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)，具體涉及一種不對(duì)稱三相星形級(jí)聯(lián)多電平混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的分相控制方法。

背景技術(shù)

基于級(jí)聯(lián)多電平變換器的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)通過將不同類型的直流電壓源結(jié)合，有效改善了系統(tǒng)性能，節(jié)約了維護(hù)成本。電池具有較高的能量密度，電容維護(hù)成本較低，將電池與電容共同作為H橋直流側(cè)電壓源，使得系統(tǒng)具有四象限運(yùn)行能力的同時(shí)，還可以用較低成本獲得較高的輸出電壓等級(jí)。當(dāng)各相電池鏈節(jié)發(fā)生不對(duì)稱故障時(shí)，需要切除故障電池模塊，此時(shí)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為不對(duì)稱三相級(jí)聯(lián)多電平混合儲(chǔ)能系統(tǒng)。傳統(tǒng)的解耦控制方法由于不能獨(dú)立實(shí)現(xiàn)各相內(nèi)部的功率分配，不能對(duì)不對(duì)稱故障進(jìn)行有效調(diào)控。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種不對(duì)稱三相星形級(jí)聯(lián)多電平混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的分相控制方法。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種不對(duì)稱三相星形級(jí)聯(lián)多電平混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的分相控制方法，包括如下步驟：

步驟1、分析單相電池鏈節(jié)輸出電壓、電流的穩(wěn)定范圍，確定三相星形系統(tǒng)的工作范圍；

步驟2、對(duì)各相電池鏈節(jié)進(jìn)行開環(huán)電壓控制，使各電池鏈節(jié)輸出指令電壓，達(dá)到充放電平衡；

步驟3、根據(jù)電網(wǎng)電壓和開環(huán)電壓，計(jì)算電容鏈節(jié)有功電流和無功電流的相位；

步驟4、對(duì)各相電容鏈節(jié)進(jìn)行有功電流控制、無功電流控制和電網(wǎng)電壓前饋控制，使各電容鏈節(jié)輸出指令電流，電容電壓保持穩(wěn)定。

步驟1中，確定三相星形系統(tǒng)共同的穩(wěn)定工作范圍的具體方法為：

步驟2.1、確定電池鏈節(jié)調(diào)制比和輸出電壓相位的穩(wěn)定工作范圍，具體公式為：

其中：

式中，M為各相電池鏈節(jié)數(shù)量，N為各相電容鏈節(jié)數(shù)量，v_bat為電池鏈節(jié)直流側(cè)電壓，v_cap為電容鏈節(jié)直流側(cè)電壓，v_s為電網(wǎng)電壓，v_r1為電池鏈節(jié)總輸出電壓，v_r2為電容鏈節(jié)總輸出電壓，δ為v_r1與v_s夾角，K為電池鏈節(jié)總調(diào)制比，ω為電網(wǎng)電壓基波頻率，L為濾波電感；

步驟2.2、確定各相并網(wǎng)電流的穩(wěn)定工作范圍，具體公式為：

式中，α為電流工作相位；

步驟2.3、確定三相系統(tǒng)的電流工作范圍，由范圍最小的一相決定，若C相電流工作范圍最小，則三相系統(tǒng)的電流工作范圍具體為：

步驟2中，對(duì)各相電池鏈節(jié)進(jìn)行開環(huán)電壓控制的具體方法為：

步驟3.1、由鎖相環(huán)(PLL)獲得電網(wǎng)電壓v_s相位；

步驟3.2、根據(jù)給定的功率指令，確定并網(wǎng)電流的參考幅值Is^*和工作相位α，具體為：