电池升压型高压直挂式储能变流系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了电池升压型高压直挂式储能变流系统及控制方法，属于电力电子储能技术领域，包括A相、B相、C相，每相由多个功率单元串联构成，每个功率单元相同，均包括交流输出H桥变换电路、直流母线电容、多个BAT模块和旁路开关，BAT模块并联在直流电容侧，每个BAT模块的正极均接有旁路开关K1，每个交流H桥变换电路的两个桥臂之间跨接有旁路开关K2，一个BAT模块包括电池组和电池升压电路。本发明专利技术在检测到系统故障或上级调度指令，在允许的旁路级数范围内，可通过电池升压控制器或主控制器下发指令断开电力电子开关管，从而使故障模块切出功率回路，可实现电池模块级和单元级的旁路保护，提高了系统可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力电子储能，具体涉及电池升压型高压直挂式储能变流系统及控制方法。

技术介绍

1、当前储能系统电池侧均为多电芯成簇输出，将一定数量的电芯串联成电池模组，通过电池模组的再次串联构成电池pack，最后电池pack串联形成电池簇与直流母线电压连接，这种方案受限于高电压绝缘防护和爬电距离问题，不能无限串联模块，直流电压主要以1500v以下电压为主，逆变侧需要配置10kv/35kv变压器才能并入电网，这种并网方式效率低，成本高。

2、高压直挂式储能系统无需变压器即可并入电网，分为mmc和链式两种结构，链式结构结构简单、成本更低，故被大量使用。但直流侧仍保持电池簇结构，一种是电池簇直接连接在直流母线上，另一种在直流母线与电池簇之间加入dc/dc电路进行升降压控制，更有利于电池充放电管理。以上两种结构均需要电池较高的一致性，无法精确监测到电芯层也导致维护困难。

3、现有技术中，申请号为202110443465.4的中国专利公开了一种储能系统、储能系统的均衡控制方法及光伏发电系统。其中储能系统每路功率变换支路包括一个功率变换电路，或每本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.电池升压型高压直挂式储能变流系统，其特征在于，包括 A相、B相、C相，每相由多个功率单元串联构成，每个功率单元相同，均包括交流输出H桥变换电路、直流母线电容、多个BAT模块和旁路开关，BAT模块并联在直流电容侧，每个BAT模块的正极均接有旁路开关K1，每个交流H桥变换电路的两个桥臂之间跨接有旁路开关K2，一个BAT模块包括电池组和电池升压电路。

2.根据权利要求1所述的电池升压型高压直挂式储能变流系统，其特征在于，每个交流输出H桥变换电路包括开关T1、T2、T3、T4，开关T1、T2为一个桥臂，开关T3、T4为一个桥臂；A相、B相、C相三相电路之间采用星型连接或三角形连接...

【技术特征摘要】

1.电池升压型高压直挂式储能变流系统，其特征在于，包括 a相、b相、c相，每相由多个功率单元串联构成，每个功率单元相同，均包括交流输出h桥变换电路、直流母线电容、多个bat模块和旁路开关，bat模块并联在直流电容侧，每个bat模块的正极均接有旁路开关k1，每个交流h桥变换电路的两个桥臂之间跨接有旁路开关k2，一个bat模块包括电池组和电池升压电路。

2.根据权利要求1所述的电池升压型高压直挂式储能变流系统，其特征在于，每个交流输出h桥变换电路包括开关t1、t2、t3、t4，开关t1、t2为一个桥臂，开关t3、t4为一个桥臂；a相、b相、c相三相电路之间采用星型连接或三角形连接；当采用星型连接时，第一级功率模块中的开关t1、t2桥臂中点分别连接主回路上滤波电感la、lb、lc，电感la、lb、lc再连接到电网a相、b相、c相上，第一级功率模块中的开关t3、t4桥臂中点连接第二级功率模块中h桥变换电路的开关t1、t2桥臂中点，以此首尾连接；a相、b相、c相最后一级功率模块中h桥变换电路的开关t3、t4桥臂中点相互连接；当采用三角形型连接时，前几级功率模块的连接方式和星型一致，不同之处在于a相最后一级功率模块中h桥变换电路的开关t3、t4桥臂中点连接到交流电网b相上，b相最后一级功率模块中h桥变换电路的开关t3、t4桥臂中点连接到电网c相上，c相最后一级功率模块中h桥变换电路的开关t3、t4桥臂中点连接到电网a相上。

3.根据权利要求1所述的电池升压型高压直挂式储能变流系统，其特征在于，所述电池升压电路包括滤波电容、两个h桥变换电路、变压器、谐振电感lr1、lr2、lm、谐振电容cr1、cr2；所述滤波电容跨接于电池组两端，变压器一次侧h桥包括开关s1、s2、s3、s4，开关s1、s2构成的桥臂中点连接谐振电感lr1，开关s3、s4构成的桥臂中点连接谐振电容cr1，谐振电感lm为变压器电抗；变压器变比为1：n，变压器二次侧h桥包括开关s5、s6、s7、s8，开关s5、s6构成的桥臂中点连接谐振电感lr2，开关s7、s8构成的桥臂中点连接谐振电容cr2。

4.根据权利要求3所述的电池升压型高压直挂式储能变流系统，其特征在于，所述电池升压电路与电池升压控制器连接，所述电池升压器用于采集各电芯的电池状态，电池电流，模块输出电流，变压器两侧的桥臂电压，变压器一次侧、二次侧电流，并根据充放电运行模态结合单元bat模块间soc均衡控制输出的电流参考值进行闭环控制，控制输出电池升压电路中h桥开关管的驱动信号给隔离驱动模块，最后通过隔离驱动模块输出驱动信号。

5.根据权利要求4所述的电池升压型高压直挂式储能变流系统，其特征在于，所述功率模块与主控制器连接，所述主控制器用于采集共直流电容的电压和电流、逆变输出的电压和电流、电池升压控制器传输来的相关信息以及电池管理系统bms传输的电池信息，再结合上位机或上级调度给出的不同运行指令，进行闭环控制并在每一相和每一个单元的调制信息上叠加soc均衡的控制输出，最终形成的调制信号经过移相...

【专利技术属性】
技术研发人员：王洋，张黎，张川，王志民，林云松，李雨莲，谭建军，
申请(专利权)人：东方电气自动控制工程有限公司，
类型：发明
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