專利名稱：基于鋰電池儲能的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于鋰電池儲能的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術(shù)：
針對大部分可再生能源發(fā)電裝置所產(chǎn)生的電能存在不可預(yù)測性和間歇性問題，國內(nèi)外陸續(xù)開始嘗試采用網(wǎng)架改造、風(fēng)電預(yù)測技術(shù)、備用容量和大規(guī)模儲能等手段來解決瓶頸問題。其中大規(guī)模儲能系統(tǒng)以其具有動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性好、壽命長、可靠性高等特點(diǎn)，在提高電網(wǎng)風(fēng)電接納能力領(lǐng)域?yàn)閲鴥?nèi)外所關(guān)注。同時(shí)，近年來大容量電池儲能技術(shù)得到了快速發(fā)展和應(yīng)用，相應(yīng)的技術(shù)路線逐漸清晰，一些典型的儲能電池技術(shù)已經(jīng)初步具備應(yīng)用于電力系統(tǒng)調(diào)頻、調(diào)峰等諸多方面。其中鋰電池因其比能量大、循環(huán)壽命長、安全性能好、可快速充放電、自放電少和無記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，在間歇性能源并網(wǎng)發(fā)電方面有很好的應(yīng)用前景。鋰電池系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，需要一些核心技術(shù)支撐。功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(PCS)是其中重要的一項(xiàng)。傳統(tǒng)功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)由DC/DC、DC/AC和L濾波器組成，變流器控制采用SVPWM調(diào)制方法。電池組出力經(jīng)DC/DC提升電壓后，再經(jīng)過DC/AC轉(zhuǎn)換為三相交流輸出，通過L濾波器與電網(wǎng)相連?，F(xiàn)有的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)由于硬件結(jié)構(gòu)和控制方法的原因，存在器件復(fù)雜、轉(zhuǎn)換率低、開關(guān)損耗較大、波形失真、缺乏對電池系統(tǒng)保護(hù)等問題。中國專利201110193855. 7，名稱為“基于鋰電池和超級電容的儲能并網(wǎng)電路及其控制方法”，提出儲能并網(wǎng)電路及其控制思路，但沒有考慮電池組SOC(荷電狀態(tài))狀態(tài)，不利于對電池進(jìn)行保護(hù)。其使用DC/DC設(shè)備，增加設(shè)備數(shù)量且功率很難做大，并使雙向能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)效率降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)在設(shè)備復(fù)雜、雙向功率轉(zhuǎn)換效率低、忽略儲能電池系統(tǒng)保護(hù)、并網(wǎng)諧波濾波效果不好、缺少死區(qū)補(bǔ)償?shù)热秉c(diǎn)，提出一種具有新的硬件結(jié)構(gòu)的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)及其控制方法。本發(fā)明功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)采用的硬件結(jié)構(gòu)包括鋰電池系統(tǒng)、變流器電路、LCL濾波器、并網(wǎng)電路和DSP芯片，所述的鋰電池系統(tǒng)、變流器電路、LCL濾波器順序連接，DSP芯片連接到變流器的開關(guān)器件，用以輸出控制電壓。本發(fā)明的鋰電池系統(tǒng)采用鋰電池單體串聯(lián)或并聯(lián)組成。根據(jù)鋰電池系統(tǒng)的電壓特性，可省去現(xiàn)有技術(shù)的DC/DC直流升壓部分，減少設(shè)備的同時(shí)提高電能利用率。本發(fā)明采用LCL濾波器，與傳統(tǒng)L濾波器相比，引入電容電流內(nèi)環(huán)控制，增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性，提高濾波效果，同時(shí)節(jié)約總的電感磁芯材料。本發(fā)明還加入鋰電池系統(tǒng)SOC(電池荷電狀態(tài))檢測控制策略，避免鋰電池系統(tǒng)出現(xiàn)過度充電或者過度放電狀態(tài)，延長儲能電池組工作壽命，減少綜合使用成本。采用電流反饋型補(bǔ)償法對死區(qū)進(jìn)行補(bǔ)償，減少反饋二極管的續(xù)流產(chǎn)生的諧波，改善波形失真。采用SVPWM技術(shù)，每次開關(guān)切換只涉及一個(gè)器件，開關(guān)損耗小；利用電壓空間矢量直接生成三相PWM波，計(jì)算簡單；變流器輸出線電壓基波最大值為直流側(cè)電壓，比一般的SPWM變流器輸出電壓高15%。本發(fā)明功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成如下所述的鋰電池系統(tǒng)由鋰電池單體串聯(lián)或并聯(lián)組成。具體串聯(lián)或并聯(lián)方法以滿足系統(tǒng)電壓實(shí)際需求為標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)定電網(wǎng)系統(tǒng)電壓等級為U，串并聯(lián)后形成的鋰電池系統(tǒng)電壓為 U, U應(yīng)不小于1.633倍的U。由于鋰電池單體經(jīng)過串并聯(lián)形成的鋰電池系統(tǒng)能夠滿足電網(wǎng)系統(tǒng)電壓等級需求，并且具有輸出電壓穩(wěn)定的特點(diǎn)，因此可以省去DC/DC升壓穩(wěn)壓電路。鋰電池系統(tǒng)直接連接到變流器的直流端。所述的LCL濾波器由3組串聯(lián)電感組和3個(gè)電容組成。電感兩兩串聯(lián)為一電感組，三組電感組的一端分別接變流器三相交流輸出端，三個(gè)電感組的另一端分別連接電網(wǎng)。 3個(gè)電容的一端相互連接形成公共端，3個(gè)電容的另一端分別連接三組串聯(lián)電感的公共端。 在低頻段，LCL濾波器的頻率特性與單L濾波器是一致的，濾波電容僅影響電流的高頻諧波成分，對低頻尤其是基波基本沒有影響；在高頻段，LCL濾波器的幅值衰減速度遠(yuǎn)高于L濾波器，LCL濾波器有利于消除高次諧波。鋰電池系統(tǒng)的直流輸出通過變流器轉(zhuǎn)換為三相交流輸出，變流器輸出通過LCL濾波器濾波后連接到電網(wǎng)，采用SVPWM技術(shù)通過DSP芯片控制變流器。本發(fā)明功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的控制方法如下DSP芯片檢測變流器電網(wǎng)側(cè)三相電流i、電網(wǎng)側(cè)三相電壓ν和LCL濾波器電容的三相電流i。。電網(wǎng)側(cè)三相電壓ν經(jīng)過PLL鎖相環(huán)，得到相角n，所述的相角η用于參與Park變換和Park反變換。電網(wǎng)側(cè)三相電流i、電網(wǎng)側(cè)三相電壓V、電容三相電流i。分別經(jīng)過Clarke 變換，得到定子靜止坐標(biāo)系分量iae、和i。ae ；iae、Vae和i。ae再經(jīng)過Park變換，得到dq軸分量i,、id、vq, vd, icq, i。d。其中i,、id、vq, vd經(jīng)過功率計(jì)算，得到實(shí)際輸送到電網(wǎng)的有功功率P和無功功率Q。有功功率P與給定有功功率P*做差后，經(jīng)過一個(gè)PI環(huán)節(jié)，得到給定有功電流；無功功率Q與給定無功功率Q*做差后，經(jīng)過一個(gè)PI環(huán)節(jié)，得到給定無功電流i/。；與i,做差后，經(jīng)過一個(gè)PI環(huán)節(jié)，得到控制電壓dq軸初步給定分量ν/ ；id*與 id做差后，經(jīng)過一個(gè)PI環(huán)節(jié)，得到控制電壓dq軸初步給定分量ν/。ν,與直流軸電壓補(bǔ)償分量id ω L做差后，再與ν/做差，得到變流器給定電壓< ;vd與交流軸電壓補(bǔ)償分量i^L 做差后，再與ν/做差，得到變流器給定電壓νΛ Vt；與、經(jīng)過一個(gè)Kd環(huán)節(jié)后的值做差后， 再經(jīng)過Clarke反變換，得到控制電壓定子靜止坐標(biāo)系分量va* ；ν；與i。d經(jīng)過一個(gè)Kd環(huán)節(jié)后的值做差后，再經(jīng)過Clarke反變換，得到控制電壓定子靜止坐標(biāo)系分量ν/。ν/、ν/經(jīng)過Park反變換后得到控制電壓<。根據(jù)開關(guān)器件的開通和關(guān)斷時(shí)間計(jì)算死區(qū)時(shí)間Tc。定義電流極性由變流器流向電網(wǎng)為正。對變流器三項(xiàng)輸出端a相電流ia進(jìn)行極性檢測，檢測后經(jīng)過補(bǔ)償電壓計(jì)算公式計(jì)算得到補(bǔ)償電壓U。。m。將補(bǔ)償電壓仏^與^*相加，得到死區(qū)補(bǔ)償后的控制電壓ν。。補(bǔ)償電壓計(jì)算公式為Ucom = Tc/Ts XUdcsgn(i)。式中Tc為死區(qū)時(shí)間，Ts為一個(gè)PWM波周期，sgn () 為符號函數(shù)。從鋰電池系統(tǒng)檢測SOC和鋰電池系統(tǒng)充放電電流iB，將鋰電池系統(tǒng)SOC與鋰電池系統(tǒng)充放電電流“比較后，經(jīng)過SOC越限判斷環(huán)節(jié)，判斷鋰電池系統(tǒng)是否過度充電或過度放電，根據(jù)電池荷電狀態(tài)情況，輸出邏輯值1或0。SOC未越限輸出邏輯1，SOC越限則輸出邏輯0，輸出的邏輯值與所述的V。相與后，作為變流器SVPWM的控制電壓。
采用SVPWM方法控制變流器。SVPWM利用變流器三相橋輸出的8個(gè)電壓矢量來合成指令電壓矢量。8個(gè)電壓矢量是間斷的，而參考電壓矢量是連續(xù)的，但是如果開關(guān)頻率足夠高，則可以以一個(gè)開關(guān)周期的平均值為標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行等效。三相電壓型橋式變流電路，采用 180°導(dǎo)通方式，共有8種工作狀態(tài)，即K6、K1、K2通，Κ1、Κ2、Κ3通，Κ2、Κ3、Κ4通，Κ3、Κ4、 Κ5通，Κ4、Κ5、Κ6通，Κ5、Κ6、Kl通，以及ΚΙ、Κ3、Κ5通和Κ2、Κ4、Κ6通，用“ 1 ”表示每相上橋臂開關(guān)導(dǎo)通，用“0”表示下橋臂開關(guān)導(dǎo)通，則上述8種工作狀態(tài)可依次表示為100、110、010、 011、001、101 以及 111 和 000。前6種狀態(tài)有輸出電壓，屬有效工作狀態(tài)，而后兩種全部是上管通或下管通，沒有輸出電壓，稱之為零工作狀態(tài)。在每個(gè)工作周期中，6種有效工作狀態(tài)各出現(xiàn)一次，每一種狀態(tài)持續(xù)60°，在一個(gè)周期中6個(gè)電壓矢量共轉(zhuǎn)過360°，形成一個(gè)封閉的正六邊形，對于111 和000這兩個(gè)“零工作狀態(tài)”，在這里表現(xiàn)為位于原點(diǎn)的零矢量，坐落在正六邊形的中心點(diǎn)。所要的電壓矢量，用基本矢量線形組合來實(shí)現(xiàn)，基本矢量的作用時(shí)間一般小于開關(guān)周期To的60°，不足的時(shí)間可用“零矢量”補(bǔ)齊。


圖1本發(fā)明實(shí)施例鋰電池系統(tǒng)用功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；圖2鋰電池系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；圖3LCL濾波器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；圖4S0C監(jiān)測系統(tǒng)控制框圖；圖5死區(qū)補(bǔ)償控制框圖；圖6本發(fā)明實(shí)施例鋰電池系統(tǒng)用功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)控制流程圖；圖7SVPWM系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。圖1為鋰電池系統(tǒng)用功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。本發(fā)明采用的結(jié)構(gòu)是鋰電池系統(tǒng)、變流器電路、LCL濾波及并網(wǎng)電路順序連接；DSP芯片連接到變流器，用以輸出控制電壓。圖2為鋰電池系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。鋰電池系統(tǒng)由若干電池單體經(jīng)過串并聯(lián)組成，具體串并聯(lián)方法由實(shí)際需求決定。設(shè)定系統(tǒng)電壓等級為u，串并聯(lián)后形成的鋰電池系統(tǒng)電壓為 U，U應(yīng)不小于1.633倍的U。圖3為LCL變流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。LCL變流器由3組串聯(lián)電感和3個(gè)電容組成。電感！^與電感L2串聯(lián)為一組，電感L3與電感L4串聯(lián)為一組，電感L5與電感L6串聯(lián)為一組， 電感Lp L3、L5的另一端分別接變流器三相交流輸出端，電感L2、L4、L6的另一端分別連接電網(wǎng)。電容C1X2X3的一端相互連接形成公共端，電容CpCyC3的另一端分別連接電感1^5丄6 的公共端，電感L3、L4的公共端和電感Lp L2的公共端。圖4是SOC監(jiān)測系統(tǒng)控制框圖。監(jiān)測鋰電池系統(tǒng)SOC和鋰電池系統(tǒng)充放電電流iB 的方向，以判斷鋰電池系統(tǒng)充電還是放電，并判斷SOC是否越限，SOC未越限，則DSP輸出邏輯1，如SOC越限，則DSP輸出邏輯0，輸出的邏輯值與控制電壓相與后，作為SVPWM的控制
6電壓。具體判定SOC的方法為當(dāng)鋰電池系統(tǒng)SOC彡0.8時(shí)，DSP輸出邏輯值0，停止鋰電池系統(tǒng)充電，電網(wǎng)側(cè)需要功率補(bǔ)償時(shí)，DSP輸出邏輯值1，鋰電池系統(tǒng)提供功率補(bǔ)償；當(dāng)電池系統(tǒng)SOC彡0. 3時(shí)，DSP輸出邏輯值0，停止鋰電池組放電，電網(wǎng)側(cè)需要功率吸收時(shí)，DSP輸出邏輯值1，鋰電池系統(tǒng)提供功率吸收；當(dāng)0. 3 < SOC < 0. 8時(shí)，DSP輸出邏輯值恒定為1，根據(jù)電網(wǎng)側(cè)需求，鋰電池系統(tǒng)補(bǔ)償或吸收功率。圖5是死區(qū)補(bǔ)償控制框圖。變流器輸出通過LCL濾波后與電網(wǎng)相連，根據(jù)開關(guān)器件的開通和關(guān)斷時(shí)間計(jì)算死區(qū)時(shí)間T。。定義電流極性由變流器流向電網(wǎng)為正。對變流器三項(xiàng)輸出端a相電流ia進(jìn)行極性檢測，根據(jù)檢測結(jié)果ia和死區(qū)時(shí)間T。計(jì)算出補(bǔ)償電壓Uc0mo 將補(bǔ)償電壓Ucom與控制電壓vc*相加，形成最終控制電壓通過SVPWM控制變流器輸出。圖6是鋰電池系統(tǒng)用功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)控制流程圖。鋰電池系統(tǒng)通過變流器轉(zhuǎn)換為三相交流輸出，變流器輸出的三相交流通過LCL濾波器濾波后連接到電網(wǎng)，變流器采用SVPWM 技術(shù)控制。檢測網(wǎng)側(cè)三相電流i、網(wǎng)側(cè)三相電壓ν和電容三相電流i。。ν經(jīng)過PLL，得到相角n， 用于參與Park變換和Park反變換。i、v、i。分別經(jīng)過Clarke變換，得到i α e、va e和i。a e ； 再經(jīng)過Park變換，得到i,、id、vq, vd, icq, i。d。id、vq, vd經(jīng)過瞬時(shí)功率計(jì)算，得到實(shí)際輸送到電網(wǎng)的有功功率P和無功功率Q。有功功率P與給定有功功率P*做差后，經(jīng)過一個(gè)PI 環(huán)節(jié)，得到給定有功電流；無功功率Q與給定無功功率Q*做差后，經(jīng)過一個(gè)PI環(huán)節(jié)，得到給定無功電流i/。V與、做差后，經(jīng)過一個(gè)PI環(huán)節(jié)，得到ν/ ；id*與id做差后，經(jīng)過一個(gè)PI環(huán)節(jié)，得到ν/。、與直流軸電壓補(bǔ)償分量id ω L加后，再與ν/做差，得到變流器給定電壓< ;vd與交流軸電壓補(bǔ)償分量、ω L減后，再與vd’做差，得到變流器給定電壓ν/。ν； 與i。q經(jīng)過一個(gè)Kd環(huán)節(jié)后的值做差后，再經(jīng)過Clarke反變換，得到ν / ；ν；與i。d經(jīng)過一個(gè) Kd環(huán)節(jié)后的值做差后，再經(jīng)過Clarke反變換，得到ν/。ν/、ν/經(jīng)過Park反變換后得到控制電壓vc*。根據(jù)開關(guān)器件的開通和關(guān)斷時(shí)間計(jì)算死區(qū)時(shí)間T。。定義電流極性由變流器流向電網(wǎng)為正。對變流器三項(xiàng)輸出端a相電流ia進(jìn)行極性檢測，檢測后經(jīng)過補(bǔ)償電壓計(jì)算公式， 得到補(bǔ)償電壓Ucom。將補(bǔ)償電壓Ucom與vc*相加，得到死區(qū)補(bǔ)償后的控制電壓\。從鋰電池系統(tǒng)檢測SOC和鋰電池系統(tǒng)充放電電流iB，SOC與iB比較后，經(jīng)過SOC越限判斷環(huán)節(jié)，由DSP輸出邏輯值1或0。SOC未越限輸出邏輯1，SOC越限則輸出邏輯0，輸出的邏輯值與Ve相與后，作為SVPWM的控制電壓。圖7為SVPWM系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。電壓型三相全橋電壓型變流器的直流母線D和直流母線C之間跨接鋰電池系統(tǒng)，其中鋰電池系統(tǒng)的正極接直流母線D，鋰電池系統(tǒng)的負(fù)極接直流母線C。電壓型三相全橋變流器的輸出分為a、b、c三相，每相均由兩個(gè)開關(guān)管串聯(lián)組成a相由開關(guān)管Kl和K2串聯(lián)組成，開關(guān)管Kl的陽極連接到直流母線D，開關(guān)管Kl的陰極連接K2的陽極，開關(guān)管K2的陽極連接變流器的a相輸出和開關(guān)管Kl的陰極，開關(guān)管K2的陰極連接直流母線C ；b相由開關(guān)管K3和K4串聯(lián)組成，開關(guān)管K3的陽極連接到直流母線D， 開關(guān)管K3的陰極連接K4的陽極，開關(guān)管K4的陽極連接變流器的a相輸出和開關(guān)管K3的陰極，開關(guān)管K4的陰極連接直流母線C ；c相由開關(guān)管K5和K6串聯(lián)組成，開關(guān)管K5的陽極連接到直流母線D，開關(guān)管K5的陰極連接K6的陽極，開關(guān)管K6的陽極連接變流器的a相輸出和開關(guān)管K5的陰極，開關(guān)管K6的陰極連接直流母線C ；對數(shù)字信號處理芯片DSP進(jìn)行編程配置，產(chǎn)生控制信號Pl P6，由于Pl P6的電壓等級不夠且相互之間電壓沒有隔離，不能夠直接控制開關(guān)管Kl K6，要經(jīng)隔離驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行隔離和電壓放大，再用來控制開關(guān)管 Kl K6，P1 Ρ6經(jīng)隔離驅(qū)動(dòng)電路后分別對應(yīng)于Pl， Ρ6，，Ρ1， Ρ6，分別連接到每個(gè)開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)門極上，ΡΓ控制開關(guān)管Kl的開通和關(guān)斷狀態(tài)；Ρ2’控制開關(guān)管Κ2的開通和關(guān)斷狀態(tài)；Ρ3’控制開關(guān)管Κ3的開通和關(guān)斷狀態(tài)；Ρ4’控制開關(guān)管Κ4的開通和關(guān)斷狀態(tài)；Ρ5’ 控制開關(guān)管Κ5的開通和關(guān)斷狀態(tài)；Ρ6’控制開關(guān)管Κ6的開通和關(guān)斷狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)逆變。
權(quán)利要求
1.一種基于鋰電池儲能的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，包括鋰電池系統(tǒng)、變流器電路、濾波器、并網(wǎng)電路和DSP芯片；所述的鋰電池系統(tǒng)、變流器電路、濾波器依次順序連接，DSP芯片連接到變流器的開關(guān)器件，用以輸出控制電壓，其特征在于所述的鋰電池系統(tǒng)連接到變流器的直流端，鋰電池系統(tǒng)由鋰電池單體串并聯(lián)組成，串并聯(lián)后形成的鋰電池系統(tǒng)的電壓不小于電網(wǎng)系統(tǒng)電壓等級的1. 633倍；所述的濾波器為LCL濾波器；所述的LCL濾波器由3組串聯(lián)電感組和3個(gè)電容組成，電感兩兩串聯(lián)為一電感組，三組電感組的一端分別接變流器三相交流輸出端，三個(gè)電感組的另一端分別連接電網(wǎng)；3個(gè)電容的一端相互連接形成公共端，3個(gè)電容的另一端分別連接三組串聯(lián)電感的公共端；對所述的鋰電池系統(tǒng)進(jìn)行電池荷電狀態(tài)SOC 監(jiān)測。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于鋰電池儲能的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于監(jiān)測所述的鋰電池系統(tǒng)的荷電狀態(tài)SOC和充放電電流iB的方向，判斷SOC是否越限當(dāng)鋰鋰電池系統(tǒng) SOC ^ 0. 8時(shí)，停止鋰電池系統(tǒng)充電，電網(wǎng)側(cè)需要功率補(bǔ)償時(shí)，鋰電池系統(tǒng)提供功率補(bǔ)償；當(dāng)鋰電池系統(tǒng)SOC ( 0. 3時(shí)，停止鋰電池系統(tǒng)放電，電網(wǎng)側(cè)需要功率吸收時(shí)，鋰電池系統(tǒng)提供功率吸收；當(dāng)0. 3 < SOC <0.8時(shí)，根據(jù)電網(wǎng)側(cè)需求，鋰電池系統(tǒng)補(bǔ)償或吸收功率。
3.對權(quán)利要求1所述的基于鋰電池儲能的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的控制方法，其特征在于所述的變流器采用SVPWM技術(shù)控制，步驟如下檢測變流器電網(wǎng)側(cè)三相電流i、電網(wǎng)側(cè)三相電壓ν和LCL濾波器電容的三相電流i。；電網(wǎng)側(cè)三相電壓ν經(jīng)過PLL鎖相環(huán)，得到相角n，用于參與Park變換和Park反變換；電網(wǎng)側(cè)三相電流i、電網(wǎng)側(cè)三相電壓ν、電容三相電流i。分別經(jīng)過Clarke變換，得到定子靜止坐標(biāo)系分量ia0、va0和i。a0 ； α@>να0和i。a0再經(jīng)過Park變換，得到dq軸分量、、id、V(1、vd、 icq> i。d;其中i,、id、V(1、、經(jīng)過瞬時(shí)功率計(jì)算，得到實(shí)際輸送到電網(wǎng)的有功功率P和無功功率Q ；有功功率P與給定有功功率P*做差后，經(jīng)過一個(gè)PI環(huán)節(jié)，得到給定有功電流G ；無功功率Q與給定無功功率Q*做差后，經(jīng)過一個(gè)PI環(huán)節(jié)，得到給定無功電流i/ ；i；與、做差后，經(jīng)過一個(gè)PI環(huán)節(jié)，得到控制電壓dq軸初步給定分量ν/ ； i；與id做差后，經(jīng)過一個(gè)PI 環(huán)節(jié)，得到控制電壓dq軸初步給定分量vd’ ;vq與直流軸電壓補(bǔ)償分量id ω L相加后，再與 Vq'做差，得到變流器給定電壓Vd與交流軸電壓補(bǔ)償分量i^L相減后，再與vd’做差， 得到變流器給定電壓ν/ ；ν；與i。q經(jīng)過一個(gè)Kd環(huán)節(jié)后的值做差后，再經(jīng)過Clarke反變換， 得到控制電壓定子靜止坐標(biāo)系分量va* ；ν；與i。d經(jīng)過一個(gè)Kd環(huán)節(jié)后的值做差后，再經(jīng)過 Clarke反變換，得到控制電壓定子靜止坐標(biāo)系分量ν/。να*、νβ*經(jīng)過Park反變換后得到控制電壓vc*;根據(jù)開關(guān)器件的開通和關(guān)斷時(shí)間計(jì)算死區(qū)時(shí)間Tc ；定義電流極性由變流器流向電網(wǎng)為正；對變流器三項(xiàng)輸出端a相電流ia進(jìn)行極性檢測，檢測后經(jīng)過補(bǔ)償電壓計(jì)算公式Ucom = Tc/TSXUd。Sgn⑴計(jì)算得到補(bǔ)償電壓U。。m，式中Tc為死區(qū)時(shí)間，Ts為一個(gè)PWM波周期，SgnO 為符號函數(shù)；將補(bǔ)償電壓Ucom與控制電壓vc*相加，得到死區(qū)補(bǔ)償后的控制電壓；檢測鋰電池系統(tǒng)荷電狀態(tài)SOC和鋰電池系統(tǒng)充放電電流iB的方向，判斷鋰電池系統(tǒng)荷電狀態(tài)SOC是否越限如鋰電池系統(tǒng)荷電狀態(tài)S0C，由DSP輸出邏輯值1，如鋰電池系統(tǒng)荷電狀態(tài)SOC越限，則輸出邏輯值0，所述的的邏輯值；與所述的死區(qū)補(bǔ)償后的控制電壓ν。相與后，作為變流器SVPWM的控制電壓；采用SVPWM方法控制變流器，SVPWM利用變流器三相橋輸出的8個(gè)電壓矢量來合成指令電壓矢量，用“ 1 ”表示每相上橋臂開關(guān)導(dǎo)通，用“0”表示下橋臂開關(guān)導(dǎo)通，則上述8種工作狀態(tài)依次表示為100、110、010、011、001、101以及111和000，前6種狀態(tài)有輸出電壓，屬有效工作狀態(tài)，后兩種狀態(tài)全部是上管通或下管通，沒有輸出電壓，稱之為零工作狀態(tài)，所要的電壓矢量用基本矢量線形組合實(shí)現(xiàn)，基本矢量的作用時(shí)間一般小于開關(guān)周期TO的60°， 不足的時(shí)間用“零矢量”補(bǔ)齊。
全文摘要
一種基于鋰電池儲能的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)及其控制方法，所述的鋰電池系統(tǒng)連接到變流器的直流端，鋰電池系統(tǒng)由鋰電池單體串并聯(lián)組成，串并聯(lián)后形成的鋰電池系統(tǒng)的電壓不小于電網(wǎng)系統(tǒng)電壓等級的1.633倍。本發(fā)明采用由3組串聯(lián)電感組和3個(gè)電容組成的LCL濾波器，電感兩兩串聯(lián)為一電感組，三組電感組的一端分別接變流器三相交流輸出端，三個(gè)電感組的另一端分別連接電網(wǎng)；3個(gè)電容的一端相互連接形成公共端，3個(gè)電容的另一端分別連接三組串聯(lián)電感的公共端。本發(fā)明對所述的鋰電池系統(tǒng)進(jìn)行電池荷電狀態(tài)SOC監(jiān)測，并采用電流反饋型補(bǔ)償法對死區(qū)進(jìn)行補(bǔ)償，采用SVPWM技術(shù)控制變流器，本發(fā)明變流器輸出線電壓基波最大值為直流側(cè)電壓，比一般的SPWM變流器輸出電壓高15％。
文檔編號H02M7/5387GK102570488SQ20121002245
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月1日
發(fā)明者惠東, 李建林, 李蓓, 謝志佳, 馬會(huì)萌 申請人:中國電力科學(xué)研究院