储能变换装置的控制方法、储能变换装置及储能设备与流程

本发明涉及储能变换控制领域，尤其涉及一种储能变换装置的控制方法、储能变换装置及储能设备。

背景技术：

1、随着电力电子技术的快速发展与全球能源危机意识逐步达成一致，光伏、储能转换技术同步快速发展以适应户用储能装置的需求，同时，对户用储能装置的工作效率、功率密度、可靠性等提出了越来越高的要求。

2、目前，在离网场景下，家庭户用储能装置普遍采用三级变换器结构，实现电池储能单元、光伏转换单元、逆变单元的协调控制，但采用三级变换器结构存在工作效率、功率密度低和成本高的问题。而若户用储能装置采用两级变换器结构，虽然可大大提高变换器的工作效率与功率密度，并降低成本，但导致了离网场景带载适应特性弱的问题，从而严重限制储能装置对电网的替代性。

3、因此，现有的户用储能装置存在难以兼容工作效率、功率密度、成本与离网带载适应性的技术问题。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种储能变换装置的控制方法、储能变换装置及储能设备，以实现储能变换装置具备高的功率密度与工作效率、低成本，同时具有极强的离网带载适应特性、可靠性高。

2、为了解决上述技术问题，本技术实施例提供一种储能变换装置的控制方法，所述储能变换装置用于储能设备中，所述储能变换装置包括：第一变换器、第二变换器以及逆变器；

3、所述第一变换器为双向llc谐振变换器，所述第二变换器为双向buck-boost变换器或者双向half-bridge变换器；

4、离网或者并网状态下，当所述储能设备需要充电时，所述第一变换器工作于恒压或者恒流或者恒功率模式给所述储能设备充电，所述第二变换器处于不工作状态，所述逆变器工作于整流模式实现母线电压的平稳控制；

5、并网状态下，当所述储能设备需要放电时，所述第一变换器工作于恒压模式实现母线电压的平稳控制并抑制电池侧两倍工频纹波电流，所述第二变换器处于不工作状态，所述逆变器工作于逆变模式实现交流输出电压的平稳控制；

6、离网状态下，当所述储能设备需要放电且负载处于功率稳定状态时，所述第一变换器工作于恒压模式实现母线电压的平稳控制并抑制电池侧两倍工频纹波电流，所述第二变换器处于不工作状态，所述逆变器工作于逆变模式实现交流输出电压的平稳控制；

7、离网状态下，当所述储能设备需要放电且负载由功率稳定状态突变至短时严重超载状态时，所述第一变换器由变频闭环工作模式切换至固定频率开环控制模式，所述第二变换器实现母线电压的平稳控制并抑制电池侧两倍工频纹波电流，所述逆变器工作于逆变模式实现交流输出电压的平稳控制。

8、进一步地，第一开关(sw1)和电感(lm1)串联后并联在所述第一变换器的全桥两桥臂中点之间；所述第一开关闭合时，所述第一变换器工作于恒压模式实现母线电压的平稳控制并抑制电池侧两倍工频纹波电流；所述第一开关断开时，所述第一变换器工作于恒压或者恒流或者恒功率模式给所述储能设备充电。

9、进一步地，第二开关(sw2)并联在所述第二变换器的两端；所述第二开关闭合时，所述第二变换器处于不工作状态；所述第二开关断开时，所述第二变换器实现母线电压的平稳控制并抑制电池侧两倍工频纹波电流。

10、进一步地，离网状态下，当所述储能设备需要放电且负载由功率稳定状态突变至短时严重超载状态时，所述第二开关处于闭合状态，所述第二变换器通过常闭功率器件短接所述第二开关，使得所述第二变换器实现母线电压的平稳控制并抑制电池侧两倍工频纹波电流。

11、进一步地，设置所述第一变换器的llc工作频率高于所述第一变换器的llc谐振频率点。

12、为了解决上述技术问题，本技术实施例还提供一种储能变换装置，所述储能变换装置包括：第一变换器、第二变换器、逆变器、第一开关(sw1)、电感(lm1)以及第二开关(sw2)；

13、所述第一变换器的一端连接储能电池，所述第一变换器的另一端连接所述第二变换器；所述第二开关并联在所述第二变换器的两端；所述逆变器连接所述第二变换器；

14、所述第一开关和所述电感串联后并联在所述第一变换器的全桥两桥臂中点之间；

15、所述储能变换装置被配置为执行上述储能变换装置的控制方法。

16、进一步地，所述第一变换器包括：第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件、第四开关器件、第五开关器件、第六开关器件、第七开关器件、第八开关器件、变压器、第一电感以及第一电容；

17、所述第一开关器件、所述第二开关器件、所述第三开关器件和所述第四开关器件构成所述第一变换器的左侧全桥两桥臂；

18、所述第五开关器件、所述第六开关器件、所述第七开关器件和所述第八开关器件构成所述第一变换器的右侧全桥两桥臂；

19、所述变压器、所述第一电感、所述第一电容、所述第一开关和所述电感构成所述第一变换器的谐振腔参数。

20、进一步地，所述第二变换器由两开关buck-boost变换器构成，包括第九开关器件、第十开关器件、第二电容和第二电感；

21、所述第九开关器件和所述第十开关器件构成所述第二变换器的桥臂，与所述第二电容并联连接至所述第一变换器；

22、所述第二电感连接所述第二变换器的桥臂的中点和所述逆变器；

23、所述逆变器输出电压为l/n两线制。

24、进一步地，所述第二变换器由两开关buck-boost变换器构成，包括第九开关器件、第十开关器件和第二电感；

25、所述第九开关器件和所述第十开关器件构成所述第二变换器的桥臂，与所述逆变器连接；

26、所述第二电感连接所述第二变换器的桥臂的中点和所述第一变换器；

27、所述逆变器由两相三桥臂构成，输出电压为l1/l2/n三线制。

28、进一步地，所述第二变换器由两开关buck-boost变换器构成，包括第九开关器件、第十开关器件、第二电容和第二电感；

29、所述第九开关器件和所述第十开关器件构成所述第二变换器的桥臂，并与所述逆变器连接；

30、所述第二电感连接所述第二变换器的桥臂的中点，并与所述第二电容并联连接至所述第一变换器；

31、所述逆变器由全桥变换器构成，输出电压为l/n两线。

32、为了解决上述技术问题，本技术实施例还提供一种储能设备，包括：能源管理模块、配电模块、储能模块；所述配电模块包括储能变换装置；

33、所述能源管理模块控制所述储能变换装置执行上述储能变换装置的控制方法。

34、本发明实施例提供的储能变换装置的控制方法、储能变换装置及储能设备，通过在并网模式或负载稳定的离网模式下，储能变换装置工作于第一变换器和逆变器的两级拓扑结构，第二变换器不工作，此时储能变换装置仅存在第一变换器与逆变器两级的损耗，整体工作效率高；在离网模式下出现的短时严重超载情况，第二变换器切入工作构成三级结构，同时第一变换器由闭环变频控制切换至固定频率开环控制，此时可有效保证储能变换装置的可靠运行，具备极强的离网带载适应特性；由于第二变换器仅在较短时间内切入工作，对于第二变换器功率器件的选型、磁芯器件的设计可大大简化，具备有效提升储能变换装置的功率密度、降低成本等优势，实现储能变换装置具备高的功率密度与工作效率、低成本，同时具有极强的离网带载适应特性、可靠性高。