【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及電力電子，尤其涉及一種功率變換器、其控制方法及儲能系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、在傳統(tǒng)的雙級儲能系統(tǒng)中，連接在直流源和電網(wǎng)之間的功率變換器通常在直流母線的前級采用雙向升壓(boost)電路進(jìn)行直流源的直流電壓升壓變換到母線電壓的工作，在直流母線的后級采用逆變器(dc/ac)進(jìn)行母線電壓到交流電的轉(zhuǎn)換工作。當(dāng)發(fā)生低電壓穿越(low?voltage?ride?through，lvrt)時，在一定時間范圍內(nèi)，發(fā)電設(shè)備需要保證不脫離電網(wǎng)運(yùn)行。同時依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)電設(shè)備中的功率變換器需要在低電壓穿越期間提供一定無功電流對電網(wǎng)進(jìn)行支撐。在這種情況下，boost電路的輸出電流過高，可能造成逆變器部分的器件損耗過大而過溫。因此，如何降低在低電壓穿越期間逆變器的器件損耗，提升低電壓穿越能力，是本領(lǐng)域亟需解決的技術(shù)問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本申請?zhí)峁┑囊环N功率變換器、其控制方法及儲能系統(tǒng)，用以實(shí)現(xiàn)降低在低電壓穿越期間逆變器的器件損耗，提升低電壓穿越能力。
2、第一方面，本申請?zhí)峁┝艘环N功率變換器，包括：直流轉(zhuǎn)直流變換電路、直流母線、直流轉(zhuǎn)交流變換電路和控制器。其中，直流轉(zhuǎn)直流變換電路用于將來自光伏組件或儲能電池的第一直流電進(jìn)行電壓變換，并通過直流母線向直流轉(zhuǎn)交流變換電路輸出第二直流電vbus，直流母線的直流電壓即為第二直流電的電壓值；直流轉(zhuǎn)交流變換電路用于將第二直流電轉(zhuǎn)換成交流電并輸出至電網(wǎng)。當(dāng)功率變換器處于低電壓穿越過程中，控制器用于控制第二直流電的電壓值至直流母線電壓閾值，該直流
3、在本申請中，在發(fā)生低電壓穿越時，通過控制功率變換器中前級的直流轉(zhuǎn)直流變換電路運(yùn)行至輸出固定的直流母線電壓閾值的方式，可以降低后級的直流轉(zhuǎn)交流變換電路輸入端的母線電壓，從而降低低電壓穿越期間直流轉(zhuǎn)交流變換電路的器件需要承受的電壓和電流應(yīng)力，以降低直流轉(zhuǎn)交流變換電路的器件損耗，提升低電壓穿越過載能力。
4、在本申請實(shí)施例中，直流轉(zhuǎn)直流變換電路和直流轉(zhuǎn)交流變換電路可以設(shè)置于同一設(shè)備內(nèi)，也可以設(shè)置于不同設(shè)備內(nèi)，例如直流轉(zhuǎn)直流變換電路設(shè)置于光伏設(shè)備的優(yōu)化器或儲能設(shè)備的直流變換器內(nèi)，直流轉(zhuǎn)交流變換電路設(shè)置于逆變器內(nèi)，本申請對此不做限定。
5、在本申請實(shí)施例中，當(dāng)發(fā)生低電壓穿越時，即電網(wǎng)電壓的有效值下降至設(shè)定值時，可以根據(jù)直流源的第一直流電的電壓值和直流母線電壓閾值之間的關(guān)系，控制直流轉(zhuǎn)直流變換電路(dc/dc)的工作模式。具體地，在第一直流電的電壓值大于直流母線電壓閾值時，可以控制直流轉(zhuǎn)直流變換電路工作于降壓模式，具體可以控制直流轉(zhuǎn)直流變換電路輸出第二直流電的電壓值降低至直流母線電壓閾值。在第一直流電的電壓值小于直流母線電壓閾值時，可以控制直流轉(zhuǎn)直流變換電路工作于升壓模式，具體可以控制直流轉(zhuǎn)直流變換電路輸出第二直流電的電壓值升高至直流母線電壓閾值。在第一直流電的電壓值等于直流母線電壓閾值時，可以控制直流轉(zhuǎn)直流變換電路工作于直通模式，具體可以控制直流轉(zhuǎn)直流變換電路輸出第二直流電的電壓值為第一直流電的電壓值。
6、在本申請一些實(shí)施例中，直流轉(zhuǎn)直流變換電路可以具體包括：第一橋臂、第二橋臂和電感。其中，第一橋臂和第二橋臂均包括上橋臂和下橋臂，第一橋臂的兩端用于分別與光伏組件或儲能電池的正負(fù)極連接，第二橋臂的兩端分別與直流母線的正負(fù)極連接，第一橋臂的下橋臂和第二橋臂的下橋臂連接，以使直流源的負(fù)極和直流母線的負(fù)極連接。第一橋臂中上橋臂和下橋臂的連接點(diǎn)為第一橋臂的中點(diǎn)，第二橋臂中上橋臂和下橋臂的連接點(diǎn)為第二橋臂的中點(diǎn)，第一橋臂的中點(diǎn)與電感的一端連接，第二橋臂的中點(diǎn)與電感的另一端連接。在第一直流電的電壓值小于直流母線電壓閾值時，具體采用如下控制方式實(shí)現(xiàn)直流轉(zhuǎn)直流變換電路工作于升壓模式：第一橋臂的上橋臂處于導(dǎo)通狀態(tài)，第一橋臂的下橋臂處于關(guān)斷狀態(tài)，第二橋臂中上橋臂和下橋臂處于互補(bǔ)導(dǎo)通狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)升壓功能。其中，兩個橋臂處于互補(bǔ)導(dǎo)通狀態(tài)是指一個橋臂處于導(dǎo)通狀態(tài)時另一個橋臂處于關(guān)斷狀態(tài)。在第一直流電的電壓值大于直流母線電壓閾值時，具體采用如下控制方式實(shí)現(xiàn)直流轉(zhuǎn)直流變換電路工作于降壓模式：第二橋臂的上橋臂處于導(dǎo)通狀態(tài)，第二橋臂的下橋臂處于關(guān)斷狀態(tài)，第一橋臂中上橋臂和下橋臂處于互補(bǔ)導(dǎo)通狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)降壓功能。在第一直流電的電壓值等于直流母線電壓閾值時，具體采用如下控制方式實(shí)現(xiàn)直流轉(zhuǎn)直流變換電路工作于直通模式：第一橋臂的上橋臂和第二橋臂的上橋臂均處于導(dǎo)通狀態(tài)，第一橋臂的下橋臂和第二橋臂的下橋臂均處于關(guān)斷狀態(tài)，直流源直接和直流母線導(dǎo)通。
7、在本申請一些實(shí)施例中，第一橋臂和第二橋臂的上橋臂和下橋臂可以均包括一個開關(guān)管。例如，第一橋臂的上橋臂包括第一開關(guān)管，第一橋臂的下橋臂包括第二開關(guān)管，第二橋臂的下橋臂包括第三開關(guān)管，第二橋臂的上橋臂包括第四開關(guān)管。第一開關(guān)管和第二開關(guān)管的連接點(diǎn)與電感的一端連接，第三開關(guān)管和第四開關(guān)管的連接點(diǎn)與電感的另一端連接。在第一直流電的電壓值小于直流母線電壓閾值時，具體采用如下控制方式實(shí)現(xiàn)直流轉(zhuǎn)直流變換電路工作于升壓模式：第一開關(guān)管處于導(dǎo)通狀態(tài)，第二開關(guān)管處于關(guān)斷狀態(tài)，第三開關(guān)管和第四開關(guān)管處于互補(bǔ)導(dǎo)通狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)升壓功能。其中，兩個開關(guān)管處于互補(bǔ)導(dǎo)通狀態(tài)是指一個開關(guān)管處于導(dǎo)通狀態(tài)時另一個開關(guān)管處于關(guān)斷狀態(tài)。在第一直流電的電壓值大于直流母線電壓閾值時，具體采用如下控制方式實(shí)現(xiàn)直流轉(zhuǎn)直流變換電路工作于降壓模式：第三開關(guān)管處于導(dǎo)通狀態(tài)，第四開關(guān)管處于關(guān)斷狀態(tài)，第一開關(guān)管和第二開關(guān)管處于互補(bǔ)導(dǎo)通狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)降壓功能。在第一直流電的電壓值等于直流母線電壓閾值時，具體采用如下控制方式實(shí)現(xiàn)直流轉(zhuǎn)直流變換電路工作于直通模式：第一開關(guān)管和第三開關(guān)管均處于導(dǎo)通狀態(tài)，第二開關(guān)管和第四開關(guān)管均處于關(guān)斷狀態(tài)，直流源直接和直流母線導(dǎo)通。
8、在本申請另一些實(shí)施例中，上橋臂和下橋臂均可以包括串聯(lián)的兩個開關(guān)管。具體地，第一橋臂的上橋臂可以包括串聯(lián)的第一開關(guān)管和第二開關(guān)管，第一橋臂的下橋臂包括串聯(lián)的第三開關(guān)管和第四開關(guān)管，第二橋臂的上橋臂包括串聯(lián)的第五開關(guān)管和第六開關(guān)管，第二橋臂的下橋臂包括串聯(lián)的第七開關(guān)管和第八開關(guān)管。在第一橋臂中，上橋臂的兩個開關(guān)管即第一開關(guān)管和第二開關(guān)管的連接點(diǎn)與下橋臂的兩個開關(guān)管即第三開關(guān)管和第四開關(guān)管的連接點(diǎn)之間具有第一電容。在第二橋臂中，上橋臂的兩個開關(guān)管即第五開關(guān)管和第六開關(guān)管的連接點(diǎn)與下橋臂的兩個開關(guān)管即第七開關(guān)管和第八開關(guān)管的連接點(diǎn)之間具有第二電容。在第一直流電的電壓值大于直流母線電壓閾值，直流轉(zhuǎn)直流變換電路工作于降壓模式時，第一橋臂中上橋臂和下橋臂處于互補(bǔ)導(dǎo)通狀態(tài)具體指的是：在流經(jīng)電感的本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種功率變換器，其特征在于，包括：直流轉(zhuǎn)直流變換電路、直流母線、直流轉(zhuǎn)交流變換電路和控制器；
2.如權(quán)利要求1所述的功率變換器，其特征在于，在發(fā)生低電壓穿越時，所述控制器用于：
3.如權(quán)利要求2所述的功率變換器，其特征在于，所述直流轉(zhuǎn)直流變換電路包括：第一橋臂、第二橋臂和電感；
4.如權(quán)利要求3所述的功率變換器，其特征在于，所述直流轉(zhuǎn)直流變換電路還包括：與所述第一橋臂的上橋臂并聯(lián)的第一繼電器，在所述第一直流電的電壓值小于或等于所述直流母線電壓閾值時，所述控制器用于控制所述第一繼電器閉合，在所述第一直流電的電壓值大于所述直流母線電壓閾值時，所述控制器用于控制所述第一繼電器斷開。
5.如權(quán)利要求3或4所述的功率變換器，其特征在于，所述直流轉(zhuǎn)直流變換電路還包括：與所述第二橋臂的上橋臂并聯(lián)的第二繼電器，在所述第一直流電的電壓值大于或等于所述直流母線電壓閾值時，所述控制器用于控制所述第二繼電器閉合，在所述第一直流電的電壓值小于所述直流母線電壓閾值時，所述控制器用于控制所述第二繼電器斷開。
6.如權(quán)利要求3所述的功率變換器，其特
7.如權(quán)利要求3-6任一項(xiàng)所述的功率變換器，其特征在于，所述上橋臂和所述下橋臂均包括一個開關(guān)管。
8.如權(quán)利要求3-6任一項(xiàng)所述的功率變換器，其特征在于，所述上橋臂和所述下橋臂均包括串聯(lián)的兩個開關(guān)管；
9.一種儲能系統(tǒng)，其特征在于，包括：儲能電池，以及如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的功率變換器，所述功率變換器與所述儲能電池連接，所述功率變換器用于將所述儲能電池提供的第一直流電轉(zhuǎn)換為交流電輸出至電網(wǎng)。
10.一種功率變換器的控制方法，其特征在于，包括：
11.如權(quán)利要求10所述的控制方法，其特征在于，控制所述第二直流電的電壓值至直流母線電壓閾值，包括：
12.如權(quán)利要求11所述的控制方法，其特征在于，所述直流轉(zhuǎn)直流變換電路包括：第一橋臂、第二橋臂和電感；
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種功率變換器，其特征在于，包括：直流轉(zhuǎn)直流變換電路、直流母線、直流轉(zhuǎn)交流變換電路和控制器；
2.如權(quán)利要求1所述的功率變換器，其特征在于，在發(fā)生低電壓穿越時，所述控制器用于：
3.如權(quán)利要求2所述的功率變換器，其特征在于，所述直流轉(zhuǎn)直流變換電路包括：第一橋臂、第二橋臂和電感；
4.如權(quán)利要求3所述的功率變換器，其特征在于，所述直流轉(zhuǎn)直流變換電路還包括：與所述第一橋臂的上橋臂并聯(lián)的第一繼電器，在所述第一直流電的電壓值小于或等于所述直流母線電壓閾值時，所述控制器用于控制所述第一繼電器閉合，在所述第一直流電的電壓值大于所述直流母線電壓閾值時，所述控制器用于控制所述第一繼電器斷開。
5.如權(quán)利要求3或4所述的功率變換器，其特征在于，所述直流轉(zhuǎn)直流變換電路還包括：與所述第二橋臂的上橋臂并聯(lián)的第二繼電器，在所述第一直流電的電壓值大于或等于所述直流母線電壓閾值時，所述控制器用于控制所述第二繼電器閉合，在所述第一直流電的電壓值小于所述直流母線電壓閾值時，所述控制器用于控制所述第二繼電器斷開。
6.如權(quán)利要求3所述的功率變換器，其特征在于，所述直流轉(zhuǎn)直...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：楊鵬，張瑤佳，高深，唐云宇，于心宇，
申請(專利權(quán))人：華為數(shù)字能源技術(shù)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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