[發明專利]一種混合儲能單元、級聯型變流系統及其充放電控制方法

在審

• 申請號: 202010065318.3
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111244992A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 吳勝兵;許賢昶;陳經國;劉錚;周蕓鵬
• 申請（專利權）人: 廣州智光電氣技術有限公司;廣州智光儲能科技有限公司
• 主分類號: H02J3/32
• 分類號: H02J3/32;H02J7/00;H02J7/34;H02M3/156;H02M3/38
• 代理公司: 北京市隆安律師事務所 11323
• 代理人: 權鮮枝;朱營琢

1.一種混合儲能單元，其特征在于，所述混合儲能單元包括儲能電池模塊、超級電容器、雙向DC-DC電路、第一開關和第二開關；

所述儲能電池模塊與所述超級電容器并聯，且所述超級電容器與第一開關串聯，所述儲能電池模塊與所述第二開關串聯；

所述雙向DC-DC電路設置在所述儲能電池模塊與所述超級電容器之間，所述雙向DC-DC電路用于實現所述儲能電池模塊和所述超級電容器之間的電壓均衡。

2.根據權利要求1所述的混合儲能單元，其特征在于，所述雙向DC-DC電路包括：若干個電容、兩個絕緣柵雙極型晶體管電路以及若干個單向二極管，所述若干個電容、兩個絕緣柵雙極型晶體管電路以及若干個單向二極管均與所述儲能電池模塊并聯設置；所述兩個絕緣柵雙極型晶體管電路之間連接有第一電感，各所述絕緣柵雙極型晶體管電路包括一個絕緣柵雙極型晶體管和一個單向二極管，且所述絕緣柵雙極型晶體管和所述單向二極管分別與所述第一電感對稱設置；所述DC-DC電路還包括第二電感，所述第二電感與所述超級電容器串聯后與所述儲能電池模塊并聯。

3.根據權利要求1所述的混合儲能單元，其特征在于，所述混合儲能單元還包括單向二極管，所述單向二極管與所述儲能電池模塊、所述第二開關串聯。

4.一種級聯型變流系統，其特征在于，所述級聯型變流系統包括若干個如權利要求1-3任一項所述的混合儲能單元和功率模塊，所述混合儲能單元和所述功率模塊的個數相同且配合設置，所述混合儲能單元接入所述功率模塊的直流側，且各所述功率模塊在交流側以級聯的形式形成交流電的相極，并連接至電網。

5.根據權利要求4所述的級聯型變流系統，其特征在于，所述功率模塊包括H橋功率變換器，且所述H橋功率變換器采用載波移相調制策略進行調制。

6.根據權利要求4所述的級聯型變流系統，其特征在于，所述級聯型變流系統還包括剩余電量檢測模塊和控制單元，所述剩余電量檢測模塊用于檢測所述混合儲能單元中超級電容器和儲能電池模塊的剩余電量，所述控制單元用于對各所述混合儲能單元以及級聯型變流系統中各相供電進行控制。

7.一種權利要求4-6任一項所述的級聯型變流系統中混合儲能單元的充放電控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

根據充電或放電的控制信號，控制所述第一開關或第二開關的斷開或閉合，對所述混合儲能單元相應地進行充電，或使所述混合儲能單元進行放電；

當所述混合儲能單元停止充電或放電時，所述超級電容器與所述儲能電池模塊通過所述雙向DC-DC電路進行電壓調整，使所述超級電容器電壓與所述儲能電池模塊存儲電壓相等。

8.根據權利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述對所述混合儲能單元相應地進行充電包括：

當所述超級電容器的剩余電量達到最高閾值后，再對所述儲能電池模塊充電；

所述使所述混合儲能單元進行放電包括：

當所述超級電容器的剩余電量達到最低閾值后，所述儲能電池模塊放電。

9.根據權利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述對所述混合儲能單元相應地進行充電，或使所述混合儲能單元進行放電還包括：

當所述超級電容器的電壓達到最高閾值時，所述雙向DC-DC電路開始工作，所述超級電容器向所述儲能電池模塊輸送電壓；當所述超級電容器的電壓達到最低閾值時，所述第一開關斷開，所述儲能電池模塊通過所述第二開關閉合與所述功率模塊直流側連接輸出電壓，或者所述儲能電池模塊通過所述雙向DC-DC電路，實現向所述超級電容器輸送電壓。

10.根據權利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法還包括：

根據預設的時間間隔或者預設的時間點采集所述級聯型變流系統中每相各所述混合儲能單元的剩余電量；

在所述儲能系統充電或放電過程中，采集每相各所述混合儲能單元的剩余電量，分別計算出所述混合儲能單元中所述超級電容器和所述儲能電池模塊的平均剩余電量；

根據各所述超級電容器和所述儲能電池模塊的剩余電量值以及各所述平均剩余電量值，計算出各所述超級電容器和所述儲能電池模塊的剩余電量偏差；

把所述剩余電量偏差疊加到所述功率模塊調制波上，從而實現所述級聯型變流系統中每相所述功率模塊的均衡充放電。