【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电能存储系统，特别涉及一种并联储能系统的优化装置及方法。
技术介绍
1、可再生能源装机比例的持续快速提高，波动性新能源的间歇性、不稳定性让电力系统对储能的依赖程度不断提升，使得新型储能已成为构建新型电力系统的关键技术和基础装备。
2、相关技术中，由于储能系统多为并联电池组，电池组间电压和内阻抗等电特性差异会产生并联环流，导致储能系统的安全性降低。
3、基于此，目前亟需一种并联储能系统的优化装置及方法来解决上述技术问题。
技术实现思路
1、为了有效提高储能系统的安全性，本专利技术实施例提供了一种并联储能系统的优化装置及方法。
2、第一方面，本专利技术实施例提供了一种并联储能系统的优化装置，包括串联型电池储能并联均衡变换器、主变换器、多组滤波电感和控制器，其中：
3、所述主变换器包括变流器和并联稳压电容，所述变流器的输入侧和所述并联稳压电容并联连接；其中，所述变流器包括dc/ac变换器和dc/dc变换器，所述dc/ac变换器输出侧与交流源荷连接，所述dc/dc变换器输出侧与直流源荷连接；
4、所述串联型电池储能并联均衡变换器包括多组小容量变流器和公共直流母线电容；每个所述小容量变流器的输出侧均与公共直流母线电容并联连接，形成公共直流母线；其中一组所述小容量变流器的输入侧与所述主变换器的输入侧串联连接，其他组所述小容量变流器的输入侧均通过滤波电感与电池组串联连接；其中，所述小容量变流器的容量小于所述电池组充放电功率
5、所述控制器用于根据所述滤波电感的电流值，将所述串联型电池储能并联均衡变换器调整为预设的工作模态；其中，所述控制器包括充放电电流控制器、并联环流控制器、公共直流母线电容电压控制器、电池共模荷电状态控制器和电池差模荷电状态控制器。
6、优选地，所述滤波电感的电感值通过如下公式确定：
7、
8、vcs＝q(emax-emin)
9、δt＝(sj-sl)
10、式中，γ为电感电流纹波率；δt为一个周期中公共直流母线电容投入或切除时间；il为电池组额定充放电电流值；vcp为并联稳压电容电压；ek为第k组电池组电压；vcs为公共直流母线电容电压；emax为电池组最大电压值；emin为电池组最小电压值；q为预设的裕度；sj为差模所求的直流母线输出侧各半桥中上桥臂的占空比；s1为串联公共直流母线电容电压环所求直流母线输入侧各半桥中上桥臂的占空比。
11、优选地，所述公共直流母线电容的第一电容值通过如下公式确定：
12、
13、式中，cs为公共直流母线电容；β为电容电压纹波率。
14、优选地，所述并联稳压电容的第二电容值通过如下公式确定：
15、cp＝n·cs
16、式中，cp为并联稳压电容；n为并联支路数。
17、优选地，所述充放电电流控制器的比例系数通过如下公式确定：
18、
19、式中，ωzt为pi控制器转折频率；ωcr为截止频率；ωsw为系统开关频率；ki1为共模电流pi控制器微分系数；kp1为共模电流pi控制器比例系数；rl为滤波电感内阻；re为电池组内阻。
20、优选地，所述并联环流控制器的比例系数通过如下公式确定：
21、
22、式中，ki2为共模电流pi控制器微分系数；kp2为共模电流pi控制器比例系数。
23、优选地，所述公共直流母线电容电压控制器的比例系数通过如下公式确定：
24、
25、式中，ki3为电压环pi控制器微分系数；kp3为电压环pi控制器比例系数。
26、优选地，其特征在于，所述电池共模荷电状态控制器的比例系数通过如下公式确定：
27、
28、式中，ki4为电池共模电荷状态pi控制器微分系数；kp4为电池共模电荷状态控制器比例系数；qr为电池单体额定电荷量。
29、优选地，其特征在于，所述电池差模荷电状态控制器的比例系数通过如下公式确定：
30、
31、式中，ki5为电池差模电荷状态pi控制器微分系数；kp5为电池差模电荷状态控制器比例系数。
32、第二方面，本专利技术实施例还提供了一种并联储能系统的优化方法，包括：
33、基于预设的充电方案对所述优化装置进行预充电处理，得到满电状态的所述公共直流母线电容；其中，所述充电方案包括电池侧预充电和网侧预充电；
34、利用所述控制器获取所述优化装置运行时滤波电感的电流；
35、基于所述电流，利用所述控制器调整所述串联型电池储能并联均衡变换器至预设的工作模态，以使所述优化装置稳定运行；其中，所述工作模态包括第一工作模态和第二工作模态，所述第一工作模态用于维持所述储能系统的正常运行，所述第二工作模态用于抵消所述储能系统的并联环流；当所述电流不存在并联环流时，利用所述控制器调整所述串联型电池储能并联均衡变换器为第一工作模态；当所述电流存在并联环流时，利用所述控制器调整所述串联型电池储能并联均衡变换器为第二工作模态。
36、本专利技术实施例提供了一种并联储能系统的优化装置及方法，该并联储能系统包括串联型电池储能并联均衡变换器、主变换器、多组滤波电感和控制器，串联型电池储能并联均衡变换器为多个单支路储能并联均衡器叠加，其中单支路储能并联均衡器拓扑的内嵌变换器包括两组半桥拓扑和公共直流母线电容。一组半桥拓扑输入侧与主变换器串联连接，另一组半桥拓扑输入侧通过滤波电感与电池组串联连接，两个半桥拓扑输出侧经过串联直流母线并联连接，从而调节各个端口间的电压。通过上述设置可以实现对各个电池组间的并联均流和充放电电流的主动调节，提高了储能系统的容量和安全性，同时增加了功率密度，降低了成本。
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1.一种并联储能系统的优化装置，包括串联型电池储能并联均衡变换器、主变换器、多组滤波电感和控制器，其中：
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述滤波电感的电感值通过如下公式确定：
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述公共直流母线电容的第一电容值通过如下公式确定：
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述并联稳压电容的第二电容值通过如下公式确定：
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述充放电电流控制器的比例系数通过如下公式确定：
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述并联环流控制器的比例系数通过如下公式确定：
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述公共直流母线电容电压控制器的比例系数通过如下公式确定：
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述电池共模荷电状态控制器的比例系数通过如下公式确定：
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述电池差模荷电状态控制器的比例系数通过如下公式确定：
10.一种并联储能系统的优化方法，
...【技术特征摘要】
1.一种并联储能系统的优化装置，包括串联型电池储能并联均衡变换器、主变换器、多组滤波电感和控制器，其中：
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述滤波电感的电感值通过如下公式确定：
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述公共直流母线电容的第一电容值通过如下公式确定：
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述并联稳压电容的第二电容值通过如下公式确定：
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述充放电电流控制器的比例系数通过如下公式确定：
6.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：戚宏勋，周剑桥，李鸿铭，肖振坤，施刚，张建文，王晓虎，林旗力，贾丹，王伟，吴聘，
申请(专利权)人：中国电力工程顾问集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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