[發明專利]一種儲能變流器并聯環流抑制方法及系統

在審

• 申請號: 202210527295.2
• 申請日: 2022-05-16
• 公開（公告）號: CN115037182A
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 王逸超;賀徙;王冬容
• 申請（專利權）人: 新源智儲能源發展(北京)有限公司
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;H02M1/08;H02J3/32;H02J3/38
• 代理公司: 北京惟盛達知識產權代理事務所(普通合伙) 11855
• 代理人: 陳釗

本發明公開了一種儲能變流器并聯環流抑制方法及系統。在本發明中，各儲能變流器采用基于EtherCAT分布時鐘的載波同步控制方法，實現載波信號的精準同步，有效抑制高頻零序環流；采用基于虛擬阻抗的低頻零序環流抑制法，引入虛擬阻抗增加低頻零序通道阻抗，降低并聯系統間的低頻零序環流；所述系統包括多個變流器控制電路和EtherCAT主站；每個所述變流器控制電路控制一臺儲能變流器；所述變流器控制電路之間通過EtherCAT工業以太網互聯，并與主站相聯。所述變流器控制電路包括：從站主控制器DSP芯片、通信從站控制器芯片和三相電流采集電路；應用本方法及系統可以實現高頻零序環流和低頻零序環流的綜合抑制。

技術領域

本發明具體涉及一種儲能變流器并聯環流抑制方法及系統。

背景技術

儲能是保障能源安全供應、推動清潔能源發展和提高電網綜合能效水平的關鍵支撐，能夠為電網運行提供調峰、調頻、備用、黑啟動、需求響應支撐等多種服務，是提升傳統電力系統靈活性、經濟性和安全性的重要手段，是支撐新型電力系統的重要技術和基礎裝備。

在以鋰離子電池為代表的電化學儲能電站中，儲能變流器作為直流側電池系統與交流側電網的接口，是整個儲能系統的核心與關鍵組成部分。目前儲能電站對電池儲能的功率等級要求已達數十兆瓦甚至達百兆瓦以上，主要采用模塊化并聯結構通過在變壓器的低壓側將多個中等功率的儲能變流器并聯實現大容量充放電控制，從而構成了儲能電站多變流器并聯運行系統。

由于不同變流器具有獨立的電流控制回路，使得不同并聯變流器間的開關信號存在差異，這種差異會在儲能變流器并聯系統間形成零序環流，環流會增加變流器系統的損耗，影響系統能量轉換效率和并網電能質量，并造成并聯變流器模塊間的電流應力不均衡。因此，有效抑制多機并聯系統間的環流十分有必要。

零序環流本質上均由變流器間的共模電壓差造成的，其成分可以分解為高頻零序環流和低頻零序環流，高頻零序環流主要分布在開關頻率及其整數倍附近，主要是由于不同變流器的載波信號不同步導致的；低頻零序環流分布范圍較廣，主要是因為變流器的硬件參數、控制參數、控制目標等差異導致調制波信號不一致引起的。尤其是在共直流母線且共交流母線的儲能變流器并聯系統中，不同儲能變流器間存在零序電流的環流通道，由于大功率變流器的網側濾波電感通常阻抗值較小，較小的零序激勵源將引起較大的零序環流。

為了抑制變流器間的環流，工程上的做法是采用載波信號同步控制，應用DSP中的EPWMSYNC功能確保載波信號同步，由一臺變流器的DSP輸出EPWMSYNCO同步信號，通過導線連接其他DSP作為其EPWMSYNCI輸入同步信號，使不同變流器的DSP控制器實現載波同步，但這種方法易受導線干擾和傳輸延時影響，不能確保不同變流器DSP控制器的載波信號完全同步，尤其是當變流器與變流器間的距離較遠時，這種方法難以保障載波同步效果，且無法有效抑制低頻零序分量。另一方面，工程上也常用隔壁變壓器并聯方法阻斷低頻零序分量的傳播通道，通過硬件結構抑制環流雖然有效，但會增加系統成本和體積，不是一種經濟的方案。

文獻《微網中并聯逆變器的環流控制方法》提出一種低頻零序環流抑制方法，但該方法需要獲取低頻零序電壓差，適合兩臺變流器的運行場景，當并聯的變流器數量較多時，由于零序電路通道復雜，使得該方法難以移植。

基于以上實際問題，本發明提出一種綜合抑制高頻零序環流和低頻零序環流的控制方法，實現高頻零序環流和低頻零序環流的綜合抑制。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中不能有效抑制高頻零序環流和低頻零序環流的問題，提出了一種儲能變流器并聯環流抑制方法及系統。

本發明提供的一種儲能變流器并聯環流抑制方法及系統，提出基于EtherCAT分布時鐘的載波同步控制方法，不受變流器距離和線路傳輸延時影響，實現載波信號的精準同步，有效抑制高頻零序環流；同時提出低頻零序虛擬阻抗法，引入虛擬阻抗增加低頻零序通道阻抗，僅需要檢測自身的輸出電流信號就可以有效抑制低頻零序環流。