[發明專利]一種儲能型多電平變流器拓撲及電池荷電狀態調控方法

有效

• 申請號: 201910542733.0
• 申請日: 2019-06-21
• 公開（公告）號: CN110277927B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 閆士杰;張永康;王立華;佟詩耕;徐偉男
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: H02M7/00
• 分類號: H02M7/00;H02M7/5387;H02J3/32;H02J3/38
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李珉

本發明提供一種儲能型多電平變流器拓撲及電池荷電狀態調控方法，涉及電池儲能技術領域。該多電平變流器拓撲包括5個電池組串聯組成的電池組串；5個電容串聯連接組成的電容串；電池組串與電容串并聯；每個變流器均包括50個IGBT管及與其反并聯的二極管，3個變流器與電池組串正負極并聯連接。每個變流器的IGBT門極根據不同的調制策略有6種不同的開關狀態；同時本發明還提供通過調節變流器IGBT管補償后的占空比調節儲能型多電平變流器拓撲中電池荷電狀態，使各電池組的荷電狀態調控至一致。本發明的拓撲及方法，降低了單個開關管的最大能量損耗，提高了儲能運行的可靠性，大幅度地節省了儲能電站的經濟成本。

技術領域

本發明涉及電池儲能技術領域，尤其涉及一種儲能型多電平變流器拓撲及電池荷電狀態調控方法。

背景技術

電池儲能技術如今廣泛應用于諸多領域，從新能源發電并網至提高電力系統運行可靠性，儲能技術發揮了不可替代的作用，超大規模電池儲能相比較于傳統的中小規模電池儲能，具有削峰填谷容量充足、暫態電壓支撐能力強等優點，超大規模電池儲能現階段存在的一些問題已成為國內外高校學者研究的熱點。

超大規模電池儲能電站所采用的變流器均是大功率高壓變流器，變流器的開關管接收控制信號后進行執行導通和關斷動作，從而產生了開通損耗與關斷損耗，由于開關器件的開關頻率通常在兆赫茲級以上，開關器件功率損耗嚴重不容忽視，為了降低超大規模儲能電站變流器的損耗，提高變流器工作效率，增強變流器變流效果，需要一種適用于超大規模電池儲能電站的多電平變流器拓撲結構。

為了減少超大規模電池儲能電站的建設經費與維護成本，常常會將不同型號、不同荷電狀態的電池組串聯工作，如果不對這些型號、荷電狀態(State of charge，即SoC)各異的電池組進行荷電狀態調控，那么所有電池組的容量將受限于容量最快耗盡的電池組，這極大地影響了儲能電站的可靠性與經濟性。為此，需要一個有效的方法能夠將不同型號、荷電狀態的電池組的荷電狀態調控至一致。

發明內容

本發明要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，提供一種儲能型多電平變流器拓撲及電池荷電狀態調控方法，降低超大規模電池儲能電站變流器的損耗和增強儲能電站電池工作經濟性與可靠性；

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：一方面，本發明提供一種儲能型多電平變流器拓撲，包括5個電池組、5個電容和3個變流器；所述5個電池組分別為電池組一、電池組二、電池組三、電池組四和電池組五，5個電池組串聯組成電池組串；所述5個電容分別為第一電容器、第二電容器、第三電容器、第四電容器和第五電容器，5個電容串聯連接組成電容串；電池組串與電容串并聯，每個電池組的正負極與對應的電容正負極相連；所述3個變流器分別為第一變流器、第二變流器和第三變流器，每個變流器均包括50個IGBT管及與其反并聯的二極管，所述3個變流器與電池組串正負極并聯連接。

優選地，所述5個電池組均由m*n個單體儲能電池串并聯而成。