一种相控式储能变流器电路及其控制方法、相关装置

本发明涉及储能变流器，特别是涉及一种含电能质量控制功能的相控式储能变流器电路及其控制方法、相关装置。

背景技术：

1、储能变流器是完成蓄电池充放电的关键设备，在并网状态时，蓄电池通过储能变流器接入配电网，需要能够根据配电网需求对储能设备的充放电进行控制，在孤网状态时，蓄电池通过储能变流器给负载供电。

2、储能变流器的拓扑结构通常由单相电压型逆变电路和一个升压(或者降压)电路构成，主要实现功率的双向流动。在应用器件方面，由于功率要双向流动，所以储能变流器主要应用全控型器件igbt，且igbt的开关频率较高。在小容量应用场合，由于电流较小，所以单相电压型逆变电路的开关损耗有限，所产生的热量可以通过散热装置散掉。在大容量应用场合，由于电流较大，所以应用全控型的单相电压型逆变电路的开关损耗增大，需要设备重点考虑散热问题。因此亟需一种适用于大容量应用场合的储能变流器。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种相控式储能变流器电路及其控制方法、相关装置，所设计的储能变流器可适用于大容量应用场合，并且在实现储能变流器的蓄电池充放电功能的同时，还能够实现谐波和无功电流补偿功能以及负载电压支撑功能。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、第一方面，本发明提供一种相控式储能变流器电路，包括：相控式整流及有源逆变电路、单相电压型逆变电路、双向dc-dc变流电路和蓄电池；

4、所述相控式整流及有源逆变电路的两端分别与电网和所述蓄电池连接；所述单相电压型逆变电路的一端与所述电网连接，另一端通过所述双向dc-dc变流电路与所述蓄电池连接；

5、所述相控式整流及有源逆变电路，用于对所述蓄电池进行充放电；

6、所述单相电压型逆变电路，用于当电网正常时，补偿所述相控式整流及有源逆变电路和所述电网产生的谐波和无功电流；

7、所述单相电压型逆变电路，还用于当电网故障时，充当电压源功能给负载提供电压；所述负载分别与所述相控式整流及有源逆变电路的交流端、所述单相电压型逆变电路的交流端和所述电网连接；

8、所述双向dc-dc变流电路，用于控制所述单相电压型逆变电路的直流侧电压恒定在预设指令电压。

9、第二方面，本发明提供一种基于上述所述的一种相控式储能变流器电路的相控式储能变流器电路的控制方法，包括：

10、根据相控式整流及有源逆变电路直流侧的直流充电电流和充放电指令电流生成第一驱动控制信号；根据所述第一驱动控制信号控制所述相控式整流及有源逆变电路的运行状态以实现对蓄电池的充放电；

11、根据双向dc-dc变流电路的输入端电压、预设指令电压和电压型逆变器直流侧电压控制电流生成第二驱动控制信号；根据所述第二驱动控制信号控制所述双向dc-dc变流电路的运行状态以对单相电压型逆变电路的直流侧电压恒定在预设指令电压；

12、根据电网电压、负载电流、电压型逆变电路输出补偿电流和预设指令电网电压生成第三驱动控制信号或第四驱动控制信号；根据所述第三驱动控制信号控制所述单相电压型逆变电路的运行状态以补偿所述相控式整流及有源逆变电路和所述电网产生的谐波和无功电流；或者根据所述第四驱动控制信号控制所述单相电压型逆变电路的运行状态以向负载提供电压。

13、第三方面，本发明提供一种相控式储能变流器电路的控制装置，包括：相控式储能变流器电路和控制电路；

14、所述相控式储能变流器电路为上述的一种相控式储能变流器电路；

15、所述控制电路，用于执行上述的一种相控式储能变流器电路的控制方法。

16、第四方面，本发明提供一种计算机装置，包括：存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现上述的一种相控式储能变流器电路的控制方法的步骤。

17、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

18、本发明提供一种相控式储能变流器电路及其控制方法、相关装置，可采用相控式整流及有源逆变电路，能够减小开关损耗，并且适用于电流较大的蓄电池的充放电，所设计的储能变流器适用于大容量应用场合，并且还设置了单相电压型逆变电路，在实现储能变流器的蓄电池充放电功能的同时，还能够实现谐波和无功电流补偿功能以及负载电压支撑功能。

技术特征：

1.一种相控式储能变流器电路，其特征在于，包括：相控式整流及有源逆变电路、单相电压型逆变电路、双向dc-dc变流电路和蓄电池；

2.根据权利要求1所述的一种相控式储能变流器电路，其特征在于，所述相控式整流及有源逆变电路包括单相相控式整流电路和单相相控式有源逆变电路；

3.根据权利要求1所述的一种相控式储能变流器电路，其特征在于，所述单相电压型逆变电路包括四个igbt，依次记为第一igbt、第二igbt、第三igbt和第四igbt；

4.根据权利要求1所述的一种相控式储能变流器电路，其特征在于，所述双向dc-dc变流电路包括电容、第五igbt、第六igbt和第二滤波电感；

5.一种基于权利要求1至4任一项所述的一种相控式储能变流器电路的相控式储能变流器电路的控制方法，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的一种相控式储能变流器电路的控制方法，其特征在于，根据相控式整流及有源逆变电路直流侧的直流充电电流和充放电指令电流生成第一驱动控制信号；根据所述第一驱动控制信号控制所述相控式整流及有源逆变电路的运行状态以实现对蓄电池的充放电，具体包括：

7.根据权利要求5所述的一种相控式储能变流器电路的控制方法，其特征在于，根据双向dc-dc变流电路的输入端电压、预设指令电压和电压型逆变器直流侧电压控制电流生成第二驱动控制信号；根据所述第二驱动控制信号控制所述双向dc-dc变流电路的运行状态以对单相电压型逆变电路的直流侧电压恒定在预设指令电压，具体包括：

8.根据权利要求5所述的一种相控式储能变流器电路的控制方法，其特征在于，根据电网电压、负载电流、电压型逆变电路输出补偿电流和预设指令电网电压生成第三驱动控制信号或第四驱动控制信号；根据所述第三驱动控制信号控制所述单相电压型逆变电路的运行状态以补偿所述相控式整流及有源逆变电路和所述电网产生的谐波和无功电流；或者根据所述第四驱动控制信号控制所述单相电压型逆变电路的运行状态以向负载提供电压，具体包括：

9.一种相控式储能变流器电路的控制装置，其特征在于，包括相控式储能变流器电路和控制电路；

10.一种计算机装置，包括：存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序以实现权利要求5至8任一项所述的一种相控式储能变流器电路的控制方法的步骤。

技术总结本发明公开一种相控式储能变流器电路及其控制方法、相关装置，储能变流器技术领域，其中电路包括相控式整流及有源逆变电路、单相电压型逆变电路、双向DC‑DC变流电路和蓄电池。其中采用相控式整流及有源逆变电路，能够减小开关损耗，并且适用于电流较大的蓄电池的充放电，所设计的储能变流器适用于大容量应用场合，并且还设置了单相电压型逆变电路，在实现储能变流器的蓄电池充放电功能的同时，还能够实现谐波和无功电流补偿功能以及负载电压支撑功能。技术研发人员：赵国鹏受保护的技术使用者：华北电力大学技术研发日：技术公布日：2024/7/25