本发明专利技术公布一种交直流两用储能功率调节装置及其控制方法，包括3n个级联H桥单元、3n个储能单元、交流输出接口电路、直流输出接口电路以及中央控制器单元；通过中央控制器单元控制交流输出接口电路交流断路器和直流输出接口电路直流断路器的开关状态，从而使储能装置工作在储能逆变器模式以接入交流电网，或工作在储能直流变换器模式以接入直流电网；中央控制器单元根据储能装置的工作模式采用相应的控制策略实现功率双向可控流动。本发明专利技术能通过控制储能装置的不同工作模式，实现储能系统接入交直流混合微网的灵活配置与管理，更加高效地利用电能在交直流母线之间的转换，提高电能存储、转移的效率，有易于提高交直流混合微网系统的稳定性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及微网系统中储能
，更具体来说是一种交直流两用储能功率调 节装置及其控制方法。
技术介绍
微网作为一种新型能源网络化供应与管理技术，将分布式发电单元、可再生能源、 储能装置、负荷、监控保护系统等集成于一体，可有效优化可再生能源运行管理，提高大电 网对可再生能源的消纳水平。微网按其结构特点可分为交流微网、直流微网和交直流混合 微网。其中，交直流混合微网整合交流微网与直流微网的特点，将交流电源与交流负荷并联 于交流母线，将直流电源与直流负荷并联于直流母线，交直流母线通过逆变器连接W交换 能量。 目前电力系统输配电领域存在交流型分布式发电单元、交流型负荷、交流储能系 统、直流型分布式发电单元、直流型负荷、直流型储能单元，使用单一的交流微网或直流微 网难W满足电力系统需求，交直流混合微网作为一种兼具两者优点的网络结构，能够很好 地适应电力系统的发展需求。 储能系统是微网的重要部分，其独特的双向调节能力使微网的运行具有更大的灵 活性和可靠性，对微网的有功/无功平衡、经济调度、故障支撑W及解并列过程的平滑过渡 都具有其他电源不可替代的作用。 目前现有技术大多在交直流混合微网的交流母线和直流母线两侧分别配置储能 系统，并通过相互独立的功率调节装置进行能量转换，运行方式较为单一。交流微网与直流 微网间储能系统中的电能需要通过各自独立的功率调节装置和母线互联逆变器进行能量 转换，一方面降低了电能的利用效率，另一方面降低了电能转换的响应速度。
技术实现思路
本专利技术是为了解决传统储能功率调节装置不能同时满足交直流电能转换的问题， 提出了，W期能直接与交直流母线连接并 灵活实现能量转换，实现储能系统的灵活配置与管理，从而可W更加高效的利用电能在交 直流母线之间的转换，提高电能存储、转移的效率，更有益于提高交直流混合微网系统的稳 定性。 为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是： 本专利技术一种交直流两用储能功率调节装置，是应用于交直流混合微网中，其特点 是所述储能功率调节装置包括:功率调节主电路和中央控制器单元； 所述功率调节主电路包括化个级联H桥单元、3n个储能单元、交流输出接口电路和 直流输出接口电路;nM;iy<n;所述化个级联H桥单元包括n个a相级联H桥单元化1~Han)、n个b相级联H桥单元 (Hbi~Hbn)和n个C相级联H桥单元(；Hci~Hcn);[001 U 第1个a相级联H桥单元包括第i个a相全桥逆变器及第i个a相滤波电容(Cai); 第i个b相级联H桥单元包括第i个b相全桥逆变器及第i个b相滤波电容(Cbi); 第i个C相级联H桥单元包括第i个C相全桥逆变器及第i个C相滤波电容(Cci);所述化个储能单元包括n个a相储能单元、n个b相储能单元和n个C相储能单元；[001引第i个a相储能单元包括:第i个a相储能设备(Vai)及其串联的第i个a相直流断路器 (KDCai); 第i个b相储能单元包括:第i个b相储能设备(化1)及其串联的第i个b相直流断路器 (Kocbi)； 第i个C相储能单元包括:第i个C相储能设备(Vu)及其串联的第i个C相直流断路器 (KDCci); 所述交流输出接口电路包括a相交流输出接口电路、b相交流输出接口电路和C相 交流输出接口电路； 所述a相交流输出接口电路包括:a相交流断路器化ACa)及其串联的a相工频电感 (La)； 所述b相交流输出接口电路包括:b相交流断路器化ACb)及其串联的b相工频电感 (Lb); 所述C相交流输出接口电路包括:C相交流断路器化ACc)及其串联的C相工频电感 (Lc); 所述直流输出接口电路包括第一直流输出接口电路、第二直流输出接口电路、第 S直流输出接口电路、第四直流断路器化DC4似及滤波电容(Cdc ); 所述第一直流输出接口电路包括:第一直流断路器化DCi)及其串联的第一高频电 感山）； 所述第二直流输出接口电路包括:第二直流断路器化DC2)及其串联的第二高频电 感化2); 所述第S直流输出接口电路包括:第S直流断路器化DC3)及其串联的第S高频电 感化3); 所述第i个a相全桥逆变器的一侧分别与a相滤波电容(Cai)和第i个a相储能单元并 联； 所述第i个a相全桥逆变器的另一侧分别与第i-1个a相全桥逆变器和第i + 1个a相 全桥逆变器串联，形成a相变换单元后，再分别与所述第一直流输出接口电路W及所述a相 交流输出接口电路并联； 所述第i个b相全桥逆变器的一侧分别与b相滤波电容(Cbi)和第i个b相储能单元并 联； 所述第i个b相全桥逆变器的另一侧分别与第i-1个b相全桥逆变器和第i + 1个b相 全桥逆变器串联，形成b相变换单元后，再分别与所述第二直流输出接口电路W及所述b相 交流输出接口电路并联； 所述第i个C相全桥逆变器的一侧分别与C相滤波电容(Cu)和第i个C相储能单元并 联； 所述第i个C相全桥逆变器的另一侧分别与第i-1个C相全桥逆变器和第i + 1个C相 全桥逆变器串联，形成C相变换单元后，再分别与所述第=直流输出接口电路W及所述C相 交流输出接口电路并联； 所述a相交流输出接口电路与交流电网的a相连接； 所述b相交流输出接口电路与交流电网的b相连接； 所述C相交流输出接口电路与交流电网的C相连接； 所述第一直流输出接口电路、所述第二直流输出接口电路、所述第=直流输出接 口电路和所述滤波电容并联后与所述第四直流断路器化DC4)串联，再接入直流电网两侧； 所述中央控制器单元包括采样调理电路、控制单元和PWM调制单元； 所述采样调理电路分别采集由交流输出接口电路处的=相电网相电压和=路工 频电感电流、直流输出接口电路处的直流电压和=路高频电感电流、3n个储能单元的直流 电压所构成的采样信号并传递给所述控制单元； 所述控制单元根据所述a相交流断路器化Aea)、所述b相交流断路器化Aeb)、所述C相 交流断路器化AC。)和所述第一直流断路器化DU)、第二直流断路器化DC2)、第S直流断路器 化DC3) W及第四直流断路器化DC4)的开关状态判断所述储能功率调节装置的工作模式是储 能逆变器模式或储能直流变换器模式，从而根据所接收的采样信号，利用储能逆变器模式 策略或储能直流变换器模式策略获得PWM控制信号，并传递给所述PWM调制单元； 所述PWM调制单元根据所述PWM控制信号控制所述化个级联H桥单元实现功率转换 调节。 本专利技术所述的交直流两用储能功率调节装置的特点也在于： 所述储能设备为蓄电池、超级电容、飞轮或超导磁体。 所述控制单元是按如下方式判断储能功率调节装置的工作模式是储能逆变器模 式或储能直流变换器模式： 当所述a相交流断路器化ACa)、b相交流断路器化ACb)和C相交流断路器化AC。）闭合， 且所述第一直流断路器化DC1)、第二直流断路器化DC2)、第=直流断路器化DC3)和第四直流断 路器化DE4)断开，则表示所述储能功率调节装置形成储能逆变器DC/AC结构，从而判断所述 储能功率调节装置的工作模式是储能逆变器模式； 当所述a相交流断路器化ACa)、b相交流断路器化ACb)和C相交流断路器化AC。)断开， 且所述第一直流断路器化DC1)、第二直流断路器化DC2)、第=直当前本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种交直流两用储能功率调节装置，是应用于交直流混合微网中，其特征是所述储能功率调节装置包括：功率调节主电路和中央控制器单元；所述功率调节主电路包括3n个级联H桥单元、3n个储能单元、交流输出接口电路和直流输出接口电路；n≥1；1≤i≤n；所述3n个级联H桥单元包括n个a相级联H桥单元(Ha1～Han)、n个b相级联H桥单元(Hb1～Hbn)和n个c相级联H桥单元(Hc1～Hcn)；第i个a相级联H桥单元包括第i个a相全桥逆变器及第i个a相滤波电容(Cai)；第i个b相级联H桥单元包括第i个b相全桥逆变器及第i个b相滤波电容(Cbi)；第i个c相级联H桥单元包括第i个c相全桥逆变器及第i个c相滤波电容(Cci)；所述3n个储能单元包括n个a相储能单元、n个b相储能单元和n个c相储能单元；第i个a相储能单元包括：第i个a相储能设备(Vai)及其串联的第i个a相直流断路器(KDCai)；第i个b相储能单元包括：第i个b相储能设备(Vbi)及其串联的第i个b相直流断路器(KDCbi)；第i个c相储能单元包括：第i个c相储能设备(Vci)及其串联的第i个c相直流断路器(KDCci)；所述交流输出接口电路包括a相交流输出接口电路、b相交流输出接口电路和c相交流输出接口电路；所述a相交流输出接口电路包括：a相交流断路器(KACa)及其串联的a相工频电感(La)；所述b相交流输出接口电路包括：b相交流断路器(KACb)及其串联的b相工频电感(Lb)；所述c相交流输出接口电路包括：c相交流断路器(KACc)及其串联的c相工频电感(Lc)；所述直流输出接口电路包括第一直流输出接口电路、第二直流输出接口电路、第三直流输出接口电路、第四直流断路器(KDC4)以及滤波电容(CDC)；所述第一直流输出接口电路包括：第一直流断路器(KDC1)及其串联的第一高频电感(L1)；所述第二直流输出接口电路包括：第二直流断路器(KDC2)及其串联的第二高频电感(L2)；所述第三直流输出接口电路包括：第三直流断路器(KDC3)及其串联的第三高频电感(L3)；所述第i个a相全桥逆变器的一侧分别与a相滤波电容(Cai)和第i个a相储能单元并联；所述第i个a相全桥逆变器的另一侧分别与第i‑1个a相全桥逆变器和第i+1个a相全桥逆变器串联，形成a相变换单元后，再分别与所述第一直流输出接口电路以及所述a相交流输出接口电路并联；所述第i个b相全桥逆变器的一侧分别与b相滤波电容(Cbi)和第i个b相储能单元并联；所述第i个b相全桥逆变器的另一侧分别与第i‑1个b相全桥逆变器和第i+1个b相全桥逆变器串联，形成b相变换单元后，再分别与所述第二直流输出接口电路以及所述b相交流输出接口电路并联；所述第i个c相全桥逆变器的一侧分别与c相滤波电容(Cci)和第i个c相储能单元并联；所述第i个c相全桥逆变器的另一侧分别与第i‑1个c相全桥逆变器和第i+1个c相全桥逆变器串联，形成c相变换单元后，再分别与所述第三直流输出接口电路以及所述c相交流输出接口电路并联；所述a相交流输出接口电路与交流电网的a相连接；所述b相交流输出接口电路与交流电网的b相连接；所述c相交流输出接口电路与交流电网的c相连接；所述第一直流输出接口电路、所述第二直流输出接口电路、所述第三直流输出接口电路和所述滤波电容并联后与所述第四直流断路器(KDC4)串联，再接入直流电网两侧；所述中央控制器单元包括采样调理电路、控制单元和PWM调制单元；所述采样调理电路分别采集由交流输出接口电路处的三相电网相电压和三路工频电感电流、直流输出接口电路处的直流电压和三路高频电感电流、3n个储能单元的直流电压所构成的采样信号并传递给所述控制单元；所述控制单元根据所述a相交流断路器(KACa)、所述b相交流断路器(KACb)、所述c相交流断路器(KACc)和所述第一直流断路器(KDC1)、第二直流断路器(KDC2)、第三直流断路器(KDC3)以及第四直流断路器(KDC4)的开关状态判断所述储能功率调节装置的工作模式是储能逆变器模式或储能直流变换器模式，从而根据所接收的采样信号，利用储能逆变器模式策略或储能直流变换器模式策略获得PWM控制信号，并传递给所述PWM调制单元；所述PWM调制单元根据所述PWM控制信号控制所述3n个级联H桥单元实现功率转换调节。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：丁明，吴杰，陈中，朱灿，赵波，张雪松，周金辉，
申请(专利权)人：合肥工业大学，国网浙江省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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