储能变流器及其控制方法与流程

本申请涉及配电装置技术，尤其涉及一种储能变流器及其控制方法。

背景技术：

1、随着新能源技术的大力发展，储能变流器被广泛应用于实际生产中，储能变流器用于实现交直流转换的功率器件。

2、若在储能变流器中母线电容处于无电荷状态，控制储能变流器进行交直流转换，在储能变流器中可控开关闭合的瞬间容易产生较大的冲击电流，对电子器件造成损伤，因此，目前通过在储能变流器的交流侧回路上设置预充电回路，在预充电回路闭合时交流侧电压对母线电容进行预充电。

3、但是在预充电过程中，预充电回路中的电阻会产生热损耗，并且不可规避的是，在储能变流器处于离网状态下或者交流电网无法提供交流电时无法正常启动的问题。

技术实现思路

1、本申请提供一种储能变流器及其控制方法，用以降低储能变流器的启动功耗，并使储能变流器具备离网运行以及黑启动功能。

2、本申请一些实施例提供一种储能变流器，包括：整流模块、母线电容、滤波电感、路径切换模块、控制电路和电池模块；

3、整流模块的交流侧用于连接交流电网，整流模块的直流侧与直流母线连接，正极直流母线与滤波电感的第一端连接，滤波电感的第二端与电池模块的第一端连接，电池模块的第二端与负极直流母线连接；

4、整流模块包括第一可控开关，第一可控开关的第一端与正极直流母线连接，第一可控开关的第二端连接路径切换模块，路径切换模块还与正极直流母线以及母线电容的第一端连接；

5、控制电路在接收储能变流器的启动信号后输出脉宽调制信号和第一路径切换信号，第一路径切换信号用于使母线电容的第一端通过第一可控开关与正极直流母线接通；脉宽调制信号用于使第一可控开关周期性导通，母线电容周期性地通过滤波电感接通电池模块，控制电池模块向母线电容充电。

6、在一些实施例中，控制电路还用于在母线电容的电压大于预设电压阈值时输出第二路径切换信号，第二路径切换信号用于使母线电容的第一端直接与正极直流母线接通；使母线电容和滤波电感对整流模块的直流侧信号进行滤波，其中，预设电压阈值是根据直流母线上的工作电压确定的。

7、在一些实施例中，储能变流器还包括交流侧开关；整流模块通过交流侧开关连接交流电网；

8、控制电路还用于监测母线电容的电压，在母线电容的电压大于预设电压阈值时在输出端输出导通控制信号，导通控制信号用于控制交流侧开关导通。

9、在一些实施例中，控制电路还用于在母线电容的电压大于预设电压阈值时，输出整流控制信号；整流控制信号用于控制整流模块将交流电网的交流电信号转换为直流电信号输出，或者将电池模块输出的直流电信号转换为交流电信号输出。

10、在一些实施例中，脉宽调制信号在每个周期的占空比相同或者在各个周期的占空比依次增加。

11、在一些实施例中，路径切换模块包括可控单刀双掷开关。

12、本申请一些实施例提供一种储能变流器的控制方法，储能变流器包括：整流模块、母线电容、滤波电感、路径切换模块、控制电路和电池模块；

13、整流模块的交流侧用于连接交流电网，整流模块的直流侧与直流母线连接，正极直流母线与滤波电感的第一端连接，滤波电感的第二端与电池模块的第一端连接，电池模块的第二端与负极直流母线连接；整流模块包括第一可控开关，第一可控开关的第一端与正极直流母线连接，第一可控开关的第二端连接路径切换模块，路径切换模块还与正极直流母线以及母线电容的第一端连接；控制方法包括：

14、在接收储能变流器的启动信号后输出脉宽调制信号和第一路径切换信号，第一路径切换信号用于使母线电容的第一端通过第一可控开关与正极直流母线接通；脉宽调制信号用于使第一可控开关周期性导通，母线电容周期性地通过滤波电感接通电池模块，控制电池模块向母线电容充电。

15、在一些实施例中，方法还包括：

16、在母线电容的电压大于预设电压阈值时输出第二路径切换信号，第二路径切换信号用于使母线电容的第一端直接与正极直流母线接通；使母线电容和滤波电感对整流模块的直流侧信号进行滤波，其中，预设电压阈值是根据直流母线上的工作电压确定的。

17、在一些实施例中，储能变流器还包括交流侧开关；整流模块通过交流侧开关连接交流电网；

18、控制方法还包括监测母线电容的电压，在母线电容的电压大于预设电压阈值时在输出端输出导通控制信号，导通控制信号用于控制交流侧开关导通。

19、在一些实施例中，脉宽调制信号在每个周期的占空比相同或者各个周期的占空比依次增加。

20、本申请提供的储能变流器及其控制方法，相较于现有技术需要增加预充电路，并设计预充电路的控制过程，本申请无需增加预充电电路，仅通过路径切换模块切换储能变流器的工作路径，由储能变流器中原有的一个功率开关即可实现母线电容的充电，简化了电路，减少了元器件，同时可以实现没有电网供电的时候的离网运行以及黑启动功能，具有一定的经济性，拓宽了使用场景，能够运用至更加恶劣的储能环境中，灵活性大幅增加。此外，本申请提供的储能变流器无需增加额外的预充电阻，不会引入由于预充电阻工作导致预充电路发热等问题，更加节约能源。

技术特征：

1.一种储能变流器，其特征在于，包括：整流模块、母线电容、滤波电感、路径切换模块、控制电路和电池模块；

2.根据权利要求1所述的储能变流器，其特征在于，所述控制电路还用于在所述母线电容的电压大于预设电压阈值时输出第二路径切换信号，所述第二路径切换信号用于使所述母线电容的第一端直接与所述正极直流母线接通；使所述母线电容和所述滤波电感对所述整流模块的直流侧信号进行滤波，其中，所述预设电压阈值是根据所述直流母线上的工作电压确定的。

3.根据权利要求2所述的储能变流器，其特征在于，所述储能变流器还包括交流侧开关；所述整流模块通过所述交流侧开关连接所述交流电网；

4.根据权利要求3所述的储能变流器，其特征在于，所述控制电路还用于在所述母线电容的电压大于预设电压阈值时，输出整流控制信号；所述整流控制信号用于控制所述整流模块将所述交流电网的交流电信号转换为直流电信号输出，或者将所述电池模块输出的直流电信号转换为交流电信号输出。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的储能变流器，其特征在于，所述脉宽调制信号在每个周期的占空比相同或者在各个周期的占空比依次增加。

6.根据权利要求1至4中任意一项所述的储能变流器，其特征在于，所述路径切换模块包括可控单刀双掷开关。

7.一种储能变流器的控制方法，其特征在于，所述储能变流器包括：整流模块、母线电容、滤波电感、路径切换模块、控制电路和电池模块；

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述储能变流器还包括交流侧开关；所述整流模块通过所述交流侧开关连接所述交流电网；

10.根据权利要求7至9中任意一项所述的控制方法，其特征在于，所述脉宽调制信号在每个周期的占空比相同或者各个周期的占空比依次增加。

技术总结
本申请提供一种储能变流器及其控制方法，储能变流器包括：整流模块、母线电容、滤波电感、路径切换模块、控制电路和电池模块，整流模块包括第一可控开关，第一可控开关的第一端与正极直流母线连接，第一可控开关的第二端连接路径切换模块，路径切换模块还与正极直流母线以及母线电容的第一端连接，控制电路在接收储能变流器的启动信号后输出脉宽调制信号和第一路径切换信号，第一路径切换信号使母线电容通过第一可控开关与直流母线接通，脉宽调制信号使第一可控开关周期性导通，母线电容周期性地通过滤波电感接通电池模块，控制电池模块向母线电容充电。

技术研发人员：罗剑威,林玉春,杨帅,刘嘉明,李开旭
受保护的技术使用者：中宏科创新能源科技（浙江）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16