[發明專利]基于MMC的光儲并網逆變器及其功率控制方法

在審

• 申請號: 202011256400.0
• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN112564161A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 田剛領;張柳麗;阮鵬;張興;牛哲薈;辛澤民;劉釗
• 申請（專利權）人: 平高集團儲能科技有限公司;平高集團有限公司;國家電網有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/32;H02J7/00;H02M7/483
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 黃晶

本發明涉及基于MMC的光儲并網逆變器及其功率控制方法，屬于微電網技術領域，該光儲并網逆變器包括A、B、C三相橋臂支路，每相橋臂支路包括上、下兩個橋臂，每個上橋臂或下橋臂中均串設有n個子模塊，且上下兩個橋臂的連接端連接有交流側濾波電感，交流側濾波電感用于連接交流電網，n個子模塊中，包括m個光伏子模塊和(n?m)個蓄電池子模塊，每個光伏子模塊包括光伏電池、電容和半橋開關結構，其中，光伏電池與電容并聯后，連接在半橋開關結構上；每個蓄電池子模塊包括蓄電池、電容和半橋開關結構，蓄電池與電容并聯后，連接在半橋開關結構上；所述的光伏子模塊和蓄電池子模塊用于各自進行單獨功率控制，以滿足用電量需求。

技術領域

本發明屬于微電網技術領域，具體涉及基于MMC的光儲并網逆變器及其功率控制方法。

背景技術

傳統基于MMC(模塊化多電平變換器)的光伏并網逆變器受環境影響較大，會出現有功出力不穩定的情況，因此，系統不能根據電網調度指令靈活調整輸出功率，大大降低了新能源的利用效率。而儲能電池作為備用電源可以平滑功率輸出，起到削峰填谷的作用。

但是，在現有基于MMC的光儲并網逆變系統中，拓撲結構如圖1所示，將大量光伏組件PV直接與由若干個儲能子模塊E-SM構成MMC的直流側并聯，采用這種拓撲結構的不足之處在于，當光照條件發生變化時易造成直流側電壓不穩定，不具有故障穿越能力。

此外，由于電網需求的靈活性，對于一天中的不同階段對于電能的需求不同，基于現有光儲并網逆變器的結構所限，其功率控制方法無法滿足用電量的需求和變化，如圖1中所示的拓撲結構，雖然能使MMC直流側的光伏電池與E-SM中的蓄電池同時放電，但現有的功率控制方法無法使E-SM的輸出功率根據光伏電池的輸出功率變化以及電網調度需求靈活調節輸出，無法解決發電量和用電量之間的矛盾，導致能源利用率和經濟效益低下。而本發明中兩種直流源被集成到不同子模塊中，可通過子模塊的獨立控制實現功率的靈活分配。無法解決發電量和用電量之間的矛盾，導致能源利用率和經濟效益低下。

發明內容

本發明的目的是提供基于MMC的光儲并網逆變器，用于作為一種新的硬件結構支撐，解決由于現有光儲逆變器結構導致的功率控制無法滿足用電量需求的問題；同時，本發明提出基于MMC的光儲并網逆變器的功率控制方法，以解決基于現有光儲逆變器結構的功率控制方法不滿足用電量需求的問題。

基于上述目的，一種基于MMC的光儲并網逆變器的技術方案如下：

包括A、B、C三相橋臂支路，每相橋臂支路包括上、下兩個橋臂，每個上橋臂或下橋臂中均串設有n個子模塊，且上下兩個橋臂的連接端連接有交流側濾波電感，交流側濾波電感用于連接交流電網，所述的n個子模塊中，包括m個光伏子模塊和(n-m)個蓄電池子模塊，每個光伏子模塊包括光伏電池、電容和半橋開關結構，其中，光伏電池與電容并聯后，連接在半橋開關結構上；每個蓄電池子模塊包括蓄電池、電容和半橋開關結構，蓄電池與電容并聯后，連接在半橋開關結構上；所述的光伏子模塊和蓄電池子模塊用于各自進行單獨功率控制，以滿足用電量需求。

上述技術方案的有益效果是：

本發明提出了一種新型結構的光儲并網逆變器，將光伏電池和蓄電池分別集成在不同的MMC子模塊中，逆變器采用了新型集成結構，就為光伏電池和蓄電池單獨進行功率控制提供了可能，可根據用電量需求對光伏電池和蓄電池分別進行控制，因此，本發明的逆變器作為一種硬件支撐結構，有助于順利解決現有控制方法不滿足用電量需求的問題。

進一步的，為了蓄電池子模塊中功率的雙向流動，每個蓄電池子模塊中還設置有雙向DC-DC變換器，雙向DC-DC變換器包括電感、第一電子開關和第二電子開關，電感與第一電子開關串聯后，連接在蓄電池的兩端；第一電子開關和第二電子開關串聯后，連接在電容的兩端。

基于上述目的，基于MMC的光儲并網逆變器的功率控制方法的技術方案如下：

采用所述的光儲并網逆變器，所述的功率控制方法包括以下步驟：