基于对称模块组的高压直挂储能模块测试系统和控制方法

本发明涉及储能，具体地，涉及一种基于对称模块组的高压直挂储能模块测试系统和控制方法。

背景技术：

1、随着新能源发电的广泛接入，储能系统因其具有吸收功率波动、实现频率支撑等功能，得到了越来越多的应用。其中，高压直挂式储能系统是一种具有诸多优势、受到广泛关注的储能系统。

2、为提高系统可靠性，在投入运行前，需要对高压直挂式储能系统中的储能模块进行测试。但是由于高压直挂式储能系统由大量级联的储能模块组成，对完整的储能系统进行测试在成本上不具备可行性。因此，如何设计相对简单的电路和控制方法，对储能功率模块进行高效、准确的测试，成为亟待解决的问题。

3、经过检索发现：专利号为cn114994444a的中国发明专利，公开了一种《级联储能功率模组的对拖测试系统及方法》，使用模块对拖的方案进行功率模块的有功、无功测试，有功测试由于回路能量损耗需要对电池簇进行充电，增加了操作复杂度和测试成本，不利于节能环保；且由于采用定调制度控制，电压、电流模拟精度受限；

4、经检索发现：专利号为cn116047200a的中国发明专利，公开了《一种高压直挂式储能模块等效功率测试系统及方法》，使用多储能模块的对拖测试方案，提高了测试效率，但同样存在回路能量损耗和电压、电流模拟精度受限的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于对称模块组的高压直挂储能模块测试系统和控制方法，准确模拟实际系统中储能模块的运行工况，提高测试精度和测试效率，同时降低测试成本，实现高效节能的可靠性测试。

2、根据本发明的一个方面，提供一种基于对称模块组的高压直挂储能模块测试系统，包括测试电路和控制电路；其中，

3、所述测试电路，包括：

4、两个待测储能模块组，为测试对象，接收符合实际高压直挂式储能系统对偶运行工况的测试电流和开关信号进行测试；

5、电流发生器，用于生成两个所述待测储能模块组的所述测试电流；

6、滤波器，与两个所述待测储能模块组和所述电流发生器相连构成闭合回路，用于降低所述测试电流谐波含量；

7、所述控制电路，包括：

8、高压直挂式储能系统参数模型，用于根据实际高压直挂式储能系统参数和运行参数，生成测试电流参考信号和调制电压参考信号；

9、电流控制器，用于接收所述测试电流采样信号和所述测试电流参考信号，通过调制信号和开关信号的生成方式，得到所述电流发生器的开关信号，控制所述电流发生器生成的测试电流与所述测试电流参考信号相符；

10、储能模块控制器，用于接收两个所述待测储能模块组内的各个储能模块输出的荷电状态信号、所述测试电流参考信号和所述调制电压参考信号，通过调制信号和开关信号的生成方式，生成两个所述待测储能模块组的开关信号，控制两个所述待测储能模块组内的各个储能模块的直流侧电压和电池簇荷电状态与实际高压直挂式储能系统储能模块的直流侧电压和电池簇荷电状态相符。

11、优选地，所述待测储能模块组内部包括若干个正向串联的储能模块；两个所述待测储能模块组外部通过反向串联方式进行连接；所述外部反向串联方式，包括：

12、一个待测储能模块组内部的第一个储能模块正极与另一个待测储能模块组内部的第一个储能模块正极通过所述电流发生器相连；

13、一个待测储能模块组内部的最后一个储能模块负极与另一个待测储能模块组内部的最后一个储能模块负极相连，构成闭合回路。

14、优选地，所述储能模块包括h桥电路、直流侧电容、直流侧电感、电池簇以及电池管理单元，所述h桥电路和所述直流侧电容、所述电池簇为并联连接；所述直流侧电感串联于所述直流侧电容和所述电池簇之间；所述电池簇包括多个串联和并联的电池单体；所述电池管理单元用于监测所述电池簇电压、温度和荷电状态等信息，并向所述储能模块控制器传输电池簇荷电状态信号。

15、优选地，两个所述待测储能模块组分别同时模拟高压直挂式储能模块的两种对偶工况，分别是：吸收有功功率p和释放有功功率p，或吸收无功功率q和释放无功功率q，或同时吸收有功功率p无功功率q和释放有功功率p无功功率q。

16、优选地，所述电流发生器包括级联h桥及其供电单元；

17、所述级联h桥包括若干个正向串联的h桥电路，所述h桥电路的供电单元为直流电压源，或由变压器和整流电路组成的直流电压供电单元。

18、优选地，所述滤波器采用l型滤波器、lc型滤波器或lcl型滤波器；所述电流发生器和两个所述待测储能模块组的连接方式固定，所述滤波器设置于所述测试电路的任意位置。

19、优选地，在所述电流控制器中，通过所述调制信号和开关信号的生成方式，得到所述电流发生器的开关信号，包括：

20、将所述测试电流参考信号和所述测试电流采样信号作差后，通过比例积分谐振控制或比例谐振控制生成所述电流控制器中的调制信号；

21、通过载波移相调制或载波层叠调制，将所述调制信号调制为所述电流发生器的开关信号。

22、优选地，在所述储能模块控制器中，通过所述调制信号和开关信号的生成方式，得到两个所述待测储能模块组的开关信号，包括：

23、所述测试电流参考信号和各个所述待测储能模块组输出的荷电状态信号经过荷电状态控制，并叠加所述调制电压参考信号得到调制信号；

24、通过载波移相调制或载波层叠调制，将所述调制信号调制为所述两个待测储能模块的开关信号。

25、优选地，所述荷电状态控制为实际高压直挂式储能系统使用的荷电状态相内均衡控制方法；

26、所述载波移相调制，包括：将调制信号与n个幅值相同，相位分别相差2π/n或π/n的三角载波比较，得到n个h桥电路的开关信号；

27、所述载波层叠调制，包括：将调制信号与n个相位相同，幅值分别相差2/n的三角载波比较，得到n个h桥电路的开关信号。

28、根据本发明的第二个方面，提供一种基于对称模块组的高压直挂储能模块测试电路控制方法，采用所述的基于对称模块组的高压直挂储能模块测试系统，包括：

29、通过给定系统参数：网侧电压峰值ug，工频角频率ω，桥臂等效电感lf，桥臂等效电阻rf；运行参数：有功功率指令p和无功功率指令q，在所述高压直挂式储能系统参数模型中，利用理论分析公式计算生成测试电流参考信号it*和调制电压参考信号um*：

30、

31、将所述测试电流参考信号输出至所述电流控制器和所述储能模块控制器，将所述调制电压参考信号输出至所述储能模块控制器；

32、采样测试电流，并将测试电流采样信号输出至所述电流控制器；

33、通过两个所述待测储能模块组内储能模块的电池管理单元，得到所述两个待测储能模块组电池簇的荷电状态，并将荷电状态输出至所述储能模块控制器；

34、在所述电流控制器中，通过所述调制信号和开关信号的生成方式，得到所述电流发生器的开关信号，使得测试电流和所述测试电流参考信号相符；

35、在所述储能模块控制器中，通过所述调制信号和开关信号的生成方式，得到所述两个待测储能模块组的开关信号，使得所述两个待测储能模块组内的各个储能模块的直流侧电压和电池簇荷电状态与实际储能模块相符。

36、与现有技术相比，本发明实施例至少具有如下的一种有益效果：

37、本发明实施例中的基于对称模块组的高压直挂储能模块测试系统和控制方法，基于测试电路和控制电路实现对实际储能模块电流、电压和电池簇荷电状态等工况的复现；无需构建完整的储能系统即可实现对多个储能模块的同时测试，降低测试成本，提高测试效率，体现了高效、节能的设计目标。

38、本发明实施例中的基于对称模块组的高压直挂储能模块测试系统和控制方法，采用符合实际运行工况的测试系统和控制方法，能够使得被测储能模块组模块的电流、电压和电池簇荷电状态等工况与实际相符，对吸收、释放有功或无功的工况进行高精度测试。

39、本发明实施例中的基于对称模块组的高压直挂储能模块测试系统，采用级联h桥结构的电流发生器配合滤波器，可以在满足测试电流谐波要求的同时降低电流发生器的开关频率，从而提高测试电路的使用寿命。

40、本发明实施例中的基于对称模块组的高压直挂储能模块测试系统，采用外部反向串联的待测储能模块组，实现了端口电压的抵消和测试电路的功率循环，降低了对电流发生器供电系统的电压和功率要求，具有节能环保的特点。