一种t型三电平三相储能逆变器系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及分布式发电技术领域，尤其设及一种T型=电平=相储能逆变器 系统。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着能源消耗逐年增加，常规能源日益枯竭，可再生能源发电（风力发 电、光伏发电等）越来越受得人们的关注。储能逆变器系统作为电网不可缺少部分，需通过 储能逆变器与电网系统连接，起到平衡和缓冲电网内部能量的作用。因此，如何通过储能逆 变器实现能量的双向流动，同时降低应用成本是一项亟待解决的问题。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型提供了一种T型S电平S相储能逆变器系统，能够降低系统的成本， 同时实现能量的双向流动。
[0004] 本实用新型提供了一种T型=电平=相储能逆变器系统，包括：裡电池组、能量双 向流动直流-直流变换器、直流-直流变换器控制器、能量双向流动直流-交流变换器和直 流-交流变换器控制器；其中： 阳0化]所述裡电池组与所述能量双向流动直流-直流变换器相连；
[0006] 所述直流-直流变换器与所述能量双向流动直流-交流变换器相连； 阳007] 所述能量双向流动直流-交流变换器与电网相连；
[0008] 所述直流-直流变换器控制器与所述能量双向流动直流-直流变换器相连；
[0009] 所述直流-交流变换器控制器与所述能量双向流动直流-交流变换器相连。
[0010] 优选地，所述能量双向流动直流-直流变换器包括：高频低压MOS阳T开关管S1、 高频低压MOSFET开关管S2、高频低压MOSFET开关管S3、高频低压MOSFET开关管S4、高频 升压变压器Tl、滤波电感LU高压IGBT开关管SdU高压IGBT开关管Sd2、高压IGBT开关 管Sd3、高压IGBT开关管Sd4、直流母线电压电容C2和直流母线电压电容C4 ;其中： W11] 所述高频低压MOS阳T开关管Sl、高频低压MOS阳T开关管S2、高频低压MOS阳T开 关管S3、高频低压MOSFET开关管S4构成H4桥；
[0012] 所述高压IGBT开关管SdU高压IGBT开关管Sd2、高压IGBT开关管Sd3和高压 IGBT开关管Sd4构成T型S电平作为能量双向流动直流-直流变换器中变换压副边的一个 桥臂，另一个桥臂为母线电压电容C2和直流母线电压电容C4中性点。
[0013] 优选地，所述能量双向流动直流-交流变换器包括：T型=电平=相=桥臂逆变 器、滤波电感L2和滤波电容C3 ;其中：
[0014] 所述T型S电平S相S桥臂逆变器由S个桥臂构成，第一个桥臂由功率高压IGBT 开关管Sal、功率高压IGBT开关管Sa2、功率高压IGBT开关管Sa3和功率高压IGBT开关 管Sa4构成，第二个桥臂由功率高压IGBT开关管SbU功率高压IGBT开关管Sb2、功率高压 IGBT开关管訊3和功率高压IGBT开关管訊4构成，第S个桥臂由功率高压IGBT开关管Scl 和功率高压IGBT开关管Sc4构成。
[0015] 优选地，所述功率高压IGBT开关管Sal的驱动信号和功率高压IGBT开关管SaS 的驱动信号互补，同时设置2US死区时间，功率高压IGBT开关管Sa2的驱动信号和功率高 压IGBT开关管Sa4的驱动信号互补，同时设置2US死区时间；功率高压IGBT开关管Sbl的 驱动信号和功率高压IGBT开关管訊3的驱动信号互补，同时设置2US死区时间，功率高压 IGBT开关管訊2的驱动信号和功率高压IGBT开关管訊4的驱动信号互补，同时设置2US死 区时间；功率高压IGBT开关管Scl的驱动信号和功率高压IGBT开关管Sc4的驱动信号互 补，同时设置2us死区时间。
[0016] 优选地，所述直流-交流变换器控制器包括：有限开关状态预测模型和比例积分 控制器。
[0017] 优选地，所述有限开关状态预测模型的目标函数为：
[0019]其中，i。化)、ip化）为S电平逆变器输出电流在a 0静止坐标系下a、0分量， 入V是目标函数的权重系数，Vp化+1)为直流正母线电压，Vw(k+1)为直流负母线电压，C化） 为静止坐标系下a轴给定电流，z;(A)为静止坐标系下0轴给定电流。
[0020] 优选地，所述直流-直流变换器控制器包括PI控制器。
[0021] 由上述方案可知，本实用新型提供的一种T型=电平=相储能逆变器系统，通过 直流-直流变换器控制器对能量双向流动直流-直流变换器的控制，W及通过直流-交流 变换器控制器对能量双向流动直流-交流变换器的控制，能够实现能量的双向流动，同时 降低系统的成本。
【附图说明】
[0022] 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例 或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅 是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提 下，还可W根据运些附图获得其他的附图。
[0023] 图1为本实用新型实施例公开的一种T型S电平S相储能逆变器系统的结构示意 图；
[0024] 图2为本实用新型实施例公开的一种T型S电平S相储能逆变器系统的拓扑电路 图；
[00巧]图3为本实用新型实施例公开的T型S电平S相储能逆变器的电压矢量图； [00%] 图4为本实用新型实施例公开的一种能量双向流动直流-交流变换器的有限开关 状态模型预测控制策略图；
[0027]图5为本实用新型实施例公开的一种能量双向流动直流-直流变换器控制策略 图。
【具体实施方式】
[0028] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的 实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下 所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0029] 如图1所示，为本实用新型实施例公开的一种T型立电平立相储能逆变器系统，包 括：裡电池组11、能量双向流动直流-直流变换器12、直流-直流变换器控制器13、能量双 向流动直流-交流变换器14和直流-交流变换器控制器15 ;其中：
[0030] 裡电池组11与能量双向流动直流-直流变换器12相连；
[0031] 直流-直流变换器12与能量双向流动直流-交流变换器14相连；
[0032] 能量双向流动直流-交流变换器14与电网10相连；
[0033] 直流-直流变换器控制器13与能量双向流动直流-直流变换器12相连；
[0034] 直流-交流变换器控制器15与能量双向流动直流-交流变换器14相连。
[0035] 具体的，如图2所示，能量双向流动直流-直流变换器包括：高频低压MOS阳T开关 管Sl、高频低压MOSFET开关管S2、高频低压MOSFET开关管S3、高频低压MOSFET开关管S4、 高频升压变压器Tl、滤波电感11、高压IGBT开关管SdU高压IGBT开关管Sd2、高压IGBT 开关管Sd3、高压IGBT开关管Sd4、直流母线电压电容C2和直流母线电压电容C4 ;其中：
[0036]高频低压MOS阳T开关管Sl、高频低压MOS阳T开关管S2、高频低压MOS阳T开关管 S3、高频低压MOSFET开关管S4构成H4桥；
[0037]高压IGBT开关管Sdl、高压IGBT开关管Sd2、高压IGBT开关管Sd3和高压IGBT开 关管Sd4构成T型=电平作为能量双向流动直流-直流变换器中变换压副边的一个桥臂， 另一个桥臂为母线电压电容C2和直流母线电压电容C4中性点。 阳03引能量双向流动直流-交流变换器包括：T型S电平S相S桥臂逆变器、滤波电感L2 和滤波电容C3 ;其中：
[0039]T型S电平S相S桥臂逆变器由S个桥臂构成，第一个桥臂由功率高压IGBT开关 管Sal、功率高压IGBT开关管Sa2、功率高压IGBT开关管Sa3和功率高压IGBT开关管Sa4 构成，第二个桥臂由功率高压IGBT开关管SbU功率高压IGBT开关管Sb2、功率高压IGBT 开关管訊3和功率高压IGBT开关管訊4构成，第=个桥臂由功率高压IGBT开关管Scl和 功率高压IGBT开关管Sc4构成。传统T型S电平S相逆变器每一个桥臂由4个功率开关 管构成，总共由12个功率开关管构成。而所实用新型低成本T型=电平=相=桥臂逆变器 只有10个功率开关管，功率开关管减少了 1/6,降低了成本。
[0040] 具体的，在本实用新型中功率高压IGBT开关管Sal的驱动信号和功率高压IGBT 开关管Sa3的驱动信号互补，同时设置化S死区时间，功率高压IGBT开关管Sa2的驱动信号 和功率高压IGBT开关管Sa4的驱动信号互补，同时设置2US死区时间；功率高压IGBT开关 管訊1的驱动信号和功率高压IGBT开关管訊3的驱动信号互补，同时设置2US死区时间， 功率高压IGBT开关管訊2的驱动信号和功率高压IGBT开关管訊4的驱动信号互补，同时 设置2US死区时间；功率高压IGBT开关管Scl的驱动信号和功率高压IGBT开关管Sc4的 驱动信号互补，同时设置2US死区时间。
[0041] 具体的，在低成本T型S电平S相储能逆变系统中直流-交流逆变电路中，每相桥 臂有=种输出状态："P"状态、"0"状态和"N"状态。W=电平=相逆变器中性点电压O为 参考电压，则逆变器输出相电压分别为Vdy2、O和-Vd^2。为了方便建模，假设所有开关元器件都是理想器件，忽略死区时间，逆变器输出端通过滤波电感L2与电网相连，=相电网的 中性点为n，则低成本T型=电平=相储能逆变可W等效为相应的开关模型。假定变量S。， Sb, 5。{1，0, 代表每一相的开关状态，其中"1"代表输出与母线电压正极P点相连，"0" 代表输出与母线电压中性点0点相连，"-1"代表输出与母线电压负极N点相连。低成本T型=电平=相储能逆变系统中直流-交流逆变器输出的开关状态可W表示为： 阳042] Sj=[SaSbSJT (1)
[0043] 其中j=0，...，17。
[0044] 则直流-交流逆变器输出电压在静止a0坐标系下电压表示为：
(2)
[0046] 其中T3/2为=相静止坐标到二相静止坐标系变换矩阵，可表示为：
(3) W48] 图2中，e。、Gb、卸分别为立相电网相电压；i。、ib、i。分别为S相并网逆变器输出相 电流；11。、咕、11。分别为；相并网逆变器输出相电压似、〔4分别为直流母线电容；￥。、￥仇别 为