[發(fā)明專利]一種混合儲能單元、級聯(lián)型變流系統(tǒng)及其充放電控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010065318.3
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111244992A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳勝兵;許賢昶;陳經(jīng)國;劉錚;周蕓鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州智光電氣技術(shù)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(wù)所 11323
• 代理人: 權(quán)鮮枝;朱營琢

本發(fā)明公開了一種混合儲能單元、級聯(lián)型變流系統(tǒng)及其充放電控制方法。該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(guān)和第二開關(guān)；儲能電池模塊與超級電容器并聯(lián)，且超級電容器與第一開關(guān)串聯(lián)，儲能電池模塊與第二開關(guān)串聯(lián)；雙向DC?DC電路設(shè)置在儲能電池模塊與超級電容器之間，從而實(shí)現(xiàn)儲能電池模塊和超級電容器之間的電壓均衡。本發(fā)明中的混合儲能單元充分利用超級電容器和儲能電池模塊的特點(diǎn)，且通過合理控制電子開關(guān)、DC?DC電路及功率模塊，保證了級聯(lián)型變流系統(tǒng)的工作穩(wěn)定以及SOC均衡，減少儲能電池模塊使用次數(shù)以及時(shí)長，延長整套儲能系統(tǒng)的使用壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及級聯(lián)型變流系統(tǒng)控制領(lǐng)域，具體涉及一種混合儲能單元、級聯(lián)型變流系統(tǒng)及其充放電控制方法。

背景技術(shù)

級聯(lián)多電平拓?fù)渚哂锌蓴U(kuò)展、電能質(zhì)量好、冗余度高和可以將多個(gè)低壓級聯(lián)單元串聯(lián)后直接接入電網(wǎng)，具備損耗小、輸出特性好、便于控制等特點(diǎn)，能夠很好地解決中高壓大容量儲能系統(tǒng)接入電網(wǎng)帶來的問題。

儲能蓄電池壽命較短，維護(hù)費(fèi)用高，且多采用重金屬或酸堿性原料，不利于環(huán)保。超級電容器是一種新興的儲能元件，具有功率密度大，使用壽命長，免維護(hù)且環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，超級電容器存在單體電壓低和能量密度不高的缺點(diǎn)，如果要形成較高電壓需要多個(gè)電容器進(jìn)行串聯(lián)。所以現(xiàn)有很多技術(shù)方案是把儲能電池與超級電容組成混合儲能單元，但是目前的混合儲能單元大多存在功率模塊直流側(cè)電壓不平衡，制約系統(tǒng)運(yùn)行的問題。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述問題，本發(fā)明提出了一種混合儲能單元、級聯(lián)型變流系統(tǒng)及其充放電控制方法，以便解決或者部分解決上述問題。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明一方面公開一種混合儲能單元，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(guān)和第二開關(guān)；

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

所述雙向DC-DC電路設(shè)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(shí)現(xiàn)所述儲能電池模塊和所述超級電容器之間的電壓均衡。

進(jìn)一步地，所述雙向DC-DC電路包括：若干個(gè)電容、兩個(gè)絕緣柵雙極型晶體管電路以及若干個(gè)單向二極管，所述若干個(gè)電容、兩個(gè)絕緣柵雙極型晶體管電路以及若干個(gè)單向二極管均與所述儲能電池模塊并聯(lián)設(shè)置；所述兩個(gè)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(gè)絕緣柵雙極型晶體管和一個(gè)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(shè)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(lián)后與所述儲能電池模塊并聯(lián)。

進(jìn)一步地，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(guān)串聯(lián)。

本發(fā)明另一方面公開了一種級聯(lián)型變流系統(tǒng)，所述級聯(lián)型變流系統(tǒng)包括若干個(gè)如上述任一項(xiàng)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(gè)數(shù)相同且配合設(shè)置，所述混合儲能單元接入所述功率模塊的直流側(cè)，且各所述功率模塊在交流側(cè)以級聯(lián)的形式形成交流電的相極，并連接至電網(wǎng)。

進(jìn)一步地，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(diào)制策略進(jìn)行調(diào)制。

進(jìn)一步地，所述級聯(lián)型變流系統(tǒng)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(lián)型變流系統(tǒng)中各相供電進(jìn)行控制。

本發(fā)明再一方面還公開一種如上任一項(xiàng)所述的級聯(lián)型變流系統(tǒng)中混合儲能單元的充放電控制方法，所述控制方法包括：