一种双级链式储能变流器控制方法
技术描述
本发明提供了一种双级链式储能变流器控制方法，适用于高压直接并网的电池储能系统。该变流器电路拓扑包括储能电池组、双向DC/DC变流器、中间直流电容C、链式变流器和联网滤波电抗器。储能电池组通过双向DC/DC变流器接入链式变流器各H桥的中间直流电容C，再经滤波电抗器接入高压电网。该控制方法的核心在于通过双向DC/DC变流器控制中间直流电容C的电压纹波，从而缓冲储能系统与电网之间交换的100Hz波动功率。具体实现上，DC/DC变流器采用双环控制策略，包括电感电流内环反馈和中间直流电压外环反馈，在充放电过程中维持电容电压平均值恒定，同时允许其电压存在100Hz的波动。链式变流器则根据电网调度指令进行电流解耦控制，实现有功和无功功率的调度。通过两种具体控制方式（低通滤波反馈或直接反馈设计），使得电池电流中无100Hz纹波，从而将波动功率转移至中间电容，确保电池充放电过程平稳。
技术优势
与传统链式储能变流器控制方法相比，本发明具有显著的技术优势。首先，该控制方法能够在不影响链式变流器正常工作的前提下，允许中间直流电容C的电压存在100Hz的波动，从而将电网侧固有的二次脉动功率由电容缓冲，避免了电池直接承受波动功率，显著平滑了电池的充放电电流。其次，通过双向DC/DC变流器的精细控制，维持电容电压平均值恒定，保证了系统的稳定性和可靠性。再者，该方法拓扑结构简单，控制目标明确，易于实现工程化应用。最重要的是，它能有效改善电池的工作环境，减少电流脉动对电池的冲击，从而延长储能电池的使用寿命，提升整个链式储能系统的可靠性和经济性。此外，该系统仍具备无功功率支持能力，可运行于STATCOM模式，增强电网的动态稳定性。
效果指标
随着可再生能源的大规模并网，储能系统在电网调频、削峰填谷、提高电能质量等方面的需求日益迫切。本发明提出的双级链式储能变流器控制方法，针对高压直接并网的电池储能系统，解决了传统拓扑中电池寿命受波动功率影响的关键问题，具有很高的工程应用价值。该技术适用于3.3kV至10kV及以上的高压电网直接接入，可广泛应用于大规模电池储能电站、新能源发电配套储能、工业企业无功补偿与电能质量治理等领域。其突出的电池保护能力和系统可靠性，将降低储能系统的全生命周期运维成本，提升储能项目的投资回报率。随着电力系统对储能性能要求的不断提高以及电池成本的下降，该技术有望在未来的电网侧储能、用户侧储能以及微电网建设中占据重要市场份额，产业化前景广阔。