一种采用制造技术

本发明专利技术公开了一种采用

【技术实现步骤摘要】
一种采用APF滤波的级联H桥储能系统


[0001]本专利技术涉及高压储能
，尤其涉及一种采用
APF
滤波的级联
H
桥储能系统
。

技术介绍

[0002]随着我国对电能的需求量逐渐变大，电网的负荷逐年提升，峰谷差变大
。
通常解决方法是提升电网的容量，但这种方式成本消耗巨大
。
此外，开发可再生能源具有随机性和波动性，这使其并网时会破坏电网的频率和电压稳定性
。
储能系统并网可以调整可再生能源的输出功率，平滑功率波动，使得可再生能源能够稳定
、
安全
、
灵活
、
经济地接入电网，实现峰谷差的缩小
。
但现有的储能系统受到储能单元的组成方式
、
制作材料
、
能量管理等技术的限制，导致储能单元的能量利用率低，充放电时功率分配不均匀，控制协调速度慢，并不能满足大容量储能系统的调控需求
。
[0003]同时，储能系统直流侧存在纹波电流，如何任其进入储能单元，将会使得储能单元异常发热，降低寿命加剧老化，并且会降低
H
桥结构的效率
。
传统的滤波器接入方式：串联型
DC
‑
APF
，其缺点是保护电路复杂
、
效率低
、
体积大；串联
DC/DC
变换器，其缺点是装置体积大，功率等级比
H
桥电路高，并且需要两次转换电能，降低了效率
。
传统的滤波器电路：电容滤波电路，在滤除低频分量时，需要的滤波电容容量大，导致电容体积大
、
成本高，且滤除低频分量时会有一定比例的残留；
LC
滤波电路，电感流通电流时产生的恒定直流磁通，会影响电池单元的充放电响应速度，并且只能滤除某次谐波分量；半桥型
DC
‑
APF
电路，由于其要保证相同的输出电流，需要承担两倍的输出电压，只适用于容量小的场合；
Buck
‑
Boost
型电路，输出和输入端的电流存在脉动，使得输出端纹波大，输入端电磁干扰频繁，同时它承担了直流侧全部的电压，使得开关管承受很高的电压值，这将导致
DC
‑
APF
容量变大，系统成本增加
。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中存在的不足，本申请提出了一种采用
APF
滤波的级联
H
桥储能系统，能够稳定控制交流侧功率，实现高效
、
稳定的
SOC
控制，以及减少储能单元直流侧纹波分量等缺陷
。
[0005]本专利技术所采用的技术方案如下：
[0006]一种采用
APF
滤波的级联
H
桥储能系统，级联
H
桥储能系统与三相系统
(
即三相电网
)
连接，所述级联
H
桥储能系统与三相系统之间采用星型连接；
[0007]所述级联
H
桥储能系统包括依次连接的功率控制模块
、
相间
SOC
控制模块
、
相内
SOC
控制模块
、APF
滤波模块；
[0008]所述功率控制模块通过
PI
解耦控制，使得交流侧的有功无功分量在
dq
变换下完成了解耦，并输出功率至相间
SOC
控制模块；
[0009]所述相间
SOC
控制模块根据功率控制模块得到的功率，采用注入零序电压
u0的方式对相间不均衡
SOC
进行功率分配控制，并将分配后的功率输入相内
SOC
控制模块；
[0010]所述相内
SOC
控制模块接收分配后的功率，通过调整
H
桥子模块调制电压，对相内
不均衡
SOC
的调整；
[0011]所述
APF
滤波模块接收相内
SOC
控制模块叠加后的电压，进行纹波的滤除
。
[0012]进一步，所述
APF
滤波模块采用
H
桥型
DC
‑
APF
电路
。
[0013]进一步，所述
APF
滤波模块内包括对纹波电流的检测和提取纹波分量，及对纹波电流的跟踪控制
。
[0014]进一步，直流侧母线电压和电容电压的差值通过
PI
控制得到纹波电流的修正量；将两者合成得到纹波电流的参考值
。
[0015]进一步，将纹波电流的参考值通过滑膜控制
、DC
‑
APF
控制，产生与纹波电流方向相反
、
幅值相等的补偿电流，使得纹波得到抑制
。
[0016]进一步，采用积分均值滤波的检测方法对纹波电流进行检测
。
[0017]进一步，获取零序电压
u0的方法为：
[0018]设注入零序电压的表达式为：
[0019][0020]由零序电压产生的附加功率为：
[0021][0022]将附加功率与不均衡度成比例关系，即可调整相间
SOC
的不均衡，即：
[0023][0024]由于
Δ
SOC
a
+
Δ
SOC
b
+
Δ
SOC
c
＝0，采用等功率的
Clark
变换计算零序电压
u0，表示为：
[0025]u0＝
K0·
Δ
SOC
m
·
cos(
ω
t+
δ
+
γ
)
[0026]其中，
U0为零序电压幅值，
θ
为零序电压相位，
ω
为电网角频率，
t
为时间，
p
0a
、p
0b
、p
0c
分别表示
abc
三相的附加功率，
I
a
、I
b
、I
c
表示
abc
三相交流侧电流的有效值，
δ
为三相输出电流的相位，
Δ
SOC
x
，
x
＝
a,b,c
，表示三相总
SOC
平均值与各相
SOC
平均值的不均衡度；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种采用
APF
滤波的级联
H
桥储能系统，其特征在于，级联
H
桥储能系统与三相系统连接，所述级联
H
桥储能系统与三相系统之间采用星型连接；所述级联
H
桥储能系统包括依次连接的功率控制模块
、
相间
SOC
控制模块
、
相内
SOC
控制模块
、APF
滤波模块；所述功率控制模块通过
PI
解耦控制，使得交流侧的有功无功分量在
dq
变换下完成了解耦，并输出功率至相间
SOC
控制模块；所述相间
SOC
控制模块根据功率控制模块输出的功率，采用注入零序电压
u0的方式对相间不均衡
SOC
进行功率分配控制，并将分配后的功率输入相内
SOC
控制模块；所述相内
SOC
控制模块接收分配后的功率，通过调整
H
桥子模块调制电压，对相内不均衡
SOC
的调整；所述
APF
滤波模块接收相内
SOC
控制模块叠加后的电压，进行纹波的滤除
。2.
根据权利要求1所述的一种采用
APF
滤波的级联
H
桥储能系统，其特征在于，所述
APF
滤波模块采用
H
桥型
DC
‑
APF
电路
。3.
根据权利要求2所述的一种采用
APF
滤波的级联
H
桥储能系统，其特征在于，所述
APF
滤波模块内包括对纹波电流的检测和提取纹波分量，及对纹波电流的跟踪控制
。4.
根据权利要求3所述的一种采用
APF
滤波的级联
H
桥储能系统，其特征在于，直流侧母线电压和电容电压的差值通过
PI
控制得到纹波电流的修正量；将两者合成得到纹波电流的参考值
。5.
根据权利要求3所述的一种采用
APF
滤波的级联
H
桥储能系统，其特征在于，将纹波电流的参考值通过滑膜控制
、DC
‑
APF
控制，产生与纹波电流方向相反
、
幅值相等的补偿电流，使得纹波得到抑制
。6.
根据权利要求
2、3、4
或5所述的一种采用
APF
滤波的级联
H
桥储能系统，其特征在于，采用积分均值滤波的检测方法对纹波电流进行检测
。7.
根据权利要求1所述的一种采用
APF
滤波的级联
H
桥储能系统，其特征在于，获取零序电压
u0的方法为：设注入零序电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛锦华，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：