有功和无功容量独立的级联H桥电池储能系统及控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种有功和无功容量独立的级联H桥电池储能系统及控制方法，该系统在三相电网的A、B、C三相分别串联并网电感L、多个配备电容的子模块和多个配备电池的子模块，三相采用星形接线或角形接线。该系统的控制方法为：根据给定有功无功值得到子模块的调制波，从而对储能系统进行控制；以电网电压矢量Us的方向为x轴正方向建立坐标系，根据储能系统和电网有功无功交换情况的不同，分为四类：（1）储能电池充电，系统输出容性无功；（2）储能电池充电，系统输出感性无功；（3）储能电池放电，系统输出感性无功；（4）储能电池放电，系统输出容性无功，并分别进行控制。该系统及控制方法有利于减小有功容量浪费，降低系统应用成本。降低系统应用成本。降低系统应用成本。

【技术实现步骤摘要】
有功和无功容量独立的级联H桥电池储能系统及控制方法


[0001]本专利技术属于电池储能
，具体涉及一种有功和无功容量独立的级联H桥电池储能系统及控制方法。

技术介绍

[0002]电池储能系统主要实现能量的存储和释放，能够很好地解决风能、太阳能等可再生能源发电带来的电能质量问题，维持电网功率平衡。随着可再生能源发电规模的扩大，需要更大容量的电池储能系统。在大容量电池储能系统中，级联H桥储能系统由于其扩展性强、大容量、高电压以及输出电压电流谐波含量小等优点，具有广泛的应用前景。
[0003]国内对级联H桥电池储能系统的研究与应用较早。为提升不同的性能针对其拓扑结构开展了一系列研究，其中最普遍应用的是每个子模块均配置储能电池的拓扑结构。从2004年最早在深圳宝清电池储能站的10kV/2MW直挂的示范应用开始，目前级联H桥电池储能系统已经接入商业应用阶段，有商业化产品。常规在每个子模块均配置储能电池的级联H桥电池储能系统，每个子模块都提供有功和无功，输出电平数目多，输出电压谐波含量小，在大容量系统中应用广泛。
[0004]目前级联本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有功和无功容量独立的级联H桥电池储能系统，其特征在于，在三相电网的A、B、C三相分别串联并网电感L、多个配备电容的子模块和多个配备电池的子模块，三相采用星形接线或角形接线。2.根据权利要求1所述的有功和无功容量独立的级联H桥电池储能系统，其特征在于，A、B、C三相配备电容的子模块数量相同。3.根据权利要求1所述的有功和无功容量独立的级联H桥电池储能系统，其特征在于，A、B、C三相配备电容的子模块采用单相H桥拓扑，且电容容量、电压等级参数完全相同。4.根据权利要求1所述的有功和无功容量独立的级联H桥电池储能系统，其特征在于，A、B、C三相配备电池的子模块数量相同。5.根据权利要求1所述的有功和无功容量独立的级联H桥电池储能系统，其特征在于，A、B、C三相配备电池的子模块采用单相H桥拓扑，且电池容量、电压等级参数完全相同。6.根据权利要求1
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5任一项所述的有功和无功容量独立的级联H桥电池储能系统的控制方法，其特征在于，根据给定有功和无功参考值得到子模块的调制波，进而对储能系统进行控制；以电网电压矢量Us的方向为x轴正方向建立坐标系，根据储能系统和电网有功无功交换情况的不同，分为四类：(1)储能电池充电，系统输出容性无功；(2)储能电池充电，系统输出感性无功；(3)储能电池放电，系统输出感性无功；(4)储能电池放电，系统输出容性无功，并分别进行控制。7.根据权利要求6所述的有功和无功容量独立的级联H桥电池储能系统的控制方法，其特征在于，对于储能电池充电，系统输出容性无功的情况：定义P、Q为给定有功、无功参考值，P＞0表示向电网输出有功，即储能电池放电；P＜0表示电网输出有功，即储能电池充电；Q＞0表示向电网输出感性无功；Q＜0表示向电网输出容性无功；此时，P＜0，Q＜0，输出电压落在第一象限，即坐标系的右上象限；α1为U0和
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U
L
的夹角，θ为Us和U0的夹角；首先根据计算得到储能系统输出电压有效值U0，再根据计算得到θ；配备电池的子模块提供的电压U
SMB
控制策略为：相角为α1+θ
‑
π/2，有效值为U
s
sin(α1+θ)；配备电容的子模块提供的电压U
SMC
控制策略为：相角为α1+θ，有效值为U
s
cos(α1+θ)+U
L
。8.根据权利要求6所述的有功和无功容量独立的级联H桥电池储能系统的控制方法，其特征在于，对于储能电池充电，系统输出感性无功的情况：定义P、Q为给定有功、无功参考值，P＞0表示向电网输出有功，即储能电池放电；P＜0表示电网输出有功，即储...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓超平，凌志斌，晁武杰，李智诚，戴立宇，余东旭，韩雪，黄均纬，
申请(专利权)人：国网福建省电力有限公司电力科学研究院上海交通大学国网时代福建储能发展有限公司，
类型：发明
国别省市：