一种储能变流器系统及其控制方法

摘要

本发明公开了一种储能变流器系统及控制方法，包括：并网/离网控制柜以及分别与并网/离网控制柜连接的若干储能变流器；所述的储能变流器并联连接；储能变流器的结构包括：三相支路，每一相支路包括：自并网/离网控制柜到直流蓄电池端，依次串联连接隔离变压器、交流滤波器、交流软启动回路、滤波电路、桥式逆变电路、直流母线电容、直流滤波器和直流软启动回路；三相支路直流母线电容输出端的正极通过直流接触器进行连接；所述三相支路直流母线电容输出端的负极通过直流接触器进行连接。本发明有益效果：实现直流输出端可以连接不同电压等级的电池；外环检测与控制由并联/并网/离网控制柜完成，消除了分别采样及外环计算误差的不均衡。

权利要求

1.一种储能变流器系统，其特征在于，包括：并网/离网控制柜以及分别与并网/离网控制柜连接的若干储能变流器；所述的储能变流器并联连接；所述储能变流器的结构包括：构建了三相分立运行电路拓扑架构，三相支路，每一相支路包括：自并网/离网控制柜到直流蓄电池端，依次串联连接隔离变压器、交流滤波器、交流软启动回路、滤波电路、桥式逆变电路、直流母线电容、直流滤波器和直流软启动回路；所述三相支路直流母线电容输出端的正极通过直流接触器进行连接；所述三相支路直流母线电容输出端的负极通过直流接触器进行连接，所述直流接触器闭合后，储能变流器输出端连接同一种电压等级的电池，所述直流接触器断开后，三相直流相互独立，储能变流器的输出端可分别连接不同电压等级的电池或同一电压等级的电池。

2.如权利要求1所述的一种储能变流器系统，其特征在于，将三相支路的隔离变压器的原边首尾相连，将变压器原边连接成三角形连接关系，能够实现三相三线式供电。

3.一种储能变流器系统，其特征在于，包括：并网/离网控制柜以及分别与并网/离网控制柜连接的若干储能变流器；所述的储能变流器并联连接；所述储能变流器的结构包括：构建了三相分立运行电路拓扑架构，三相支路，每一相支路包括：自并网/离网控制柜到直流蓄电池端，依次串联连接交流滤波器、交流软启动回路、滤波电路、桥式逆变电路、直流母线电容、直流滤波器和直流软启动回路；所述三相支路直流母线电容输出端的正极通过直流接触器进行连接；所述三相支路直流母线电容输出端的负极通过直流接触器进行连接，所述直流接触器闭合后，储能变流器输出端连接同一种电压等级的电池，所述直流接触器断开后，三相直流相互独立，储能变流器的输出端可分别连接不同电压等级的电池或同一电压等级的电池。

4.如权利要求3所述的一种储能变流器系统，其特征在于，将三相支路的交流滤波器首尾相连，将滤波器连接成三角形连接关系，能够实现三相三线式供电。

5.如权利要求1或3所述的一种储能变流器系统，其特征在于，通过所述并网/离网控制柜控制储能变流器工作在并网状态或者离网状态。

6.如权利要求1或3所述的一种储能变流器系统，其特征在于，所述并网/离网控制柜工作在并网模式时，被配置为实现以下过程：根据采集到的并网点电压、电流信息，通过坐标变换和PI运算，生成电流分量参考值；

将得到的电流分量参考值分别发送给并联的每一个储能变流器；

各储能变流器分别采集其各自的输出电流进行坐标变换，得到电流分量；

将电流分量和电流分量参考值进行PI运算得到脉宽调制系数分量；

根据脉宽调制系数分量生成驱动信号驱动相应的储能变流器开关管的导通和关断。

7.如权利要求1或3所述的一种储能变流器系统，其特征在于，所述并网/离网控制柜工作在离网模式时，被配置为实现以下过程：根据采集到的并联点电压、电流信息，通过电流电压幅值计算、锁相计算和PI运算，得到电流幅值参考值和参考电流频率；

将得到的电流幅值参考值和参考电流频率分别发送给并联的每一个储能变流器；

各储能变流器分别采集其各自的输出电流，进行电流幅值计算得到反馈电流幅值；

将反馈电流幅值与电流幅值参考值进行PI运算得到脉宽调制系数；

根据脉宽调制系数和参考电流频率生成驱动信号驱动相应的储能变流器开关管的导通和关断。

8.一种如权利要求1或3所述的储能变流器系统的控制方法，其特征在于，包括：三相支路的直流端连接不同型号及电压等级的蓄电池时，断开三相支路直流母线电容输出端之间的连接；

软启动阶段完成后，对于每一相支路，分别采集交流电压、电感电流、直流母线电压和直流电流的值；设定直流电压给定值和电流给定值；

根据采集到的值，经过运算后得到驱动该相支路桥式逆变电路开关管通断的驱动信号；

控制桥式逆变电路输出的交流正弦波形与电网电压间的幅值差和相位角，得到与电网电压同相位的电流波形，实现对蓄电池的充电。

9.一种如权利要求1或3所述的储能变流器系统的控制方法，其特征在于，包括：三相支路的直流端连接相同型号及电压等级的蓄电池时，将三相支路直流母线电容输出端相连；设定三相支路的直流电压给定值和充电电流给定值分别相同；

软启动阶段完成后，对于每一相支路，分别采集交流电压、电感电流、直流母线电压和直流电流的值；

根据采集到的值和设定的值，经过运算后得到驱动该相支路桥式逆变电路开关管通断的驱动信号；

控制桥式逆变电路输出的交流正弦波形与电网电压间的相位角，得到与电网电压同相位的电流波形，实现对蓄电池的充电。

10.一种如权利要求1或3所述的储能变流器系统的控制方法，其特征在于，并网状态下，根据采集到的并网点电压、电流信息，通过坐标变换和PI运算，生成电流分量参考值；

将得到的电流分量参考值分别发送给并联的每一个储能变流器；

各储能变流器分别采集其各自的输出电流进行坐标变换，得到电流分量；

将电流分量和电流分量参考值进行PI运算得到脉宽调制系数分量；

根据脉宽调制系数分量生成驱动信号驱动相应的储能变流器开关管的导通和关断。

11.如权利要求10所述的储能变流器系统的控制方法，其特征在于，为每一台并联的储能变流器设置分流系数，生成的电流分量参考值乘以所述的分流系数后再与各自的电流分量进行PI运算；

进一步地，每一台储能变流器的分流系数相等时，均分负载。

12.一种如权利要求1或3所述的储能变流器系统的控制方法，其特征在于，离网状态下，根据采集到的并联点电压、电流信息，通过电流电压幅值计算、锁相计算和PI运算，得到电流幅值参考值和参考电流频率；

将得到的电流幅值参考值和参考电流频率分别发送给并联的每一个储能变流器；

各储能变流器分别采集其各自的输出电流，进行电流幅值计算得到反馈电流幅值；

将反馈电流幅值与电流幅值参考值进行PI运算得到脉宽调制系数；

根据脉宽调制系数和参考电流频率生成驱动信号驱动相应的储能变流器开关管的导通和关断。

13.如权利要求12所述的储能变流器系统的控制方法，其特征在于，每一台并联的储能变流器的电流幅值参考值均相等，都为并网点PI运算得到的电流参考值，由于参考电由总电流检测值和总电流参考值经PI运算生成，当并联储能变流器数量发生变化时，系统可自动重新均分负载。

说明书

一种储能变流器系统及其控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及储能变流器技术领域，尤其涉及一种储能变流器系统及其控制方法。

背景技术

[0002] 本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

[0003] 目前，新能源产业正在快速发展，为了平抑分布式新能源的波动，往往配备储能系统。在储能系统中，储能变流器(PCS)根据预设的管理策略，使分布式新能源微网系统输出
可控，有效抑制并网功率快速波动，具有电网友好性。

[0004] 现有的储能变流器大多采用三相半桥式结构，在功率开关管耐压满足要求的情况下，三相半桥式结构仅采用六个功率开关管，每个桥臂仅两个开关管，任意两相之间存在耦
合，导致三相电网不平衡时，其控制性能将恶化，甚至发生故障。三相半桥式结构决定了单
级式储能变流器只能有一个直流输出端，不能满足不同电压等级电池在同一台储能变流器
上的连接工作，不能实现电池的梯次利用。

[0005] 另外，随着新能源微电网的容量不断增大，需要配置更大容量的储能变流器，考虑到储能变流器的功率等级，需要多台储能变流器并联运行。目前，储能变流器常常采用主从
控制策略，主储能变流器发出调度指令，对从储能变流器的功率进行调度，但各储能变流器
往往都是分别采集各自并网点的电压、电流等信息进行PQ控制或VF控制计算，由于检测系
统、检测点、运算误差等方面往往存在微小差异，各储能变流器处理不易均衡，甚至可能会
导致并联失败。

发明内容

[0006] 为了解决上述问题，本发明提出了一种储能变流器系统及其控制方法，采用三相全桥式结构，解决电网不平衡时的工作问题，同时能够有效消除各储能变流器分别采样及
外环计算误差的不均衡问题。

[0007] 在一些实施方式中，采用如下技术方案：

[0008] 一种储能变流器系统，包括：并网/离网控制柜以及分别与并网/离网控制柜连接的若干储能变流器；所述的储能变流器并联连接；所述储能变流器的结构包括：

[0009] 三相支路，每一相支路包括：自并网/离网控制柜到直流蓄电池端，依次串联连接隔离变压器、交流滤波器、交流软启动回路、滤波电路、桥式逆变电路、直流母线电容、直流
滤波器和直流软启动回路；所述三相支路直流母线电容输出端的正极通过直流接触器进行
连接；所述三相支路直流母线电容输出端的负极通过直流接触器进行连接。

[0010] 在另一些实施方式中，采用如下技术方案：

[0011] 一种储能变流器系统，包括：并网/离网控制柜以及分别与并网/离网控制柜连接的若干储能变流器；所述的储能变流器并联连接；所述储能变流器的结构包括：

[0012] 三相支路，每一相支路包括：自并网/离网控制柜到直流蓄电池端，依次串联连接交流滤波器、交流软启动回路、滤波电路、桥式逆变电路、直流母线电容、直流滤波器和直流
软启动回路；所述三相支路直流母线电容输出端的正极通过直流接触器进行连接；所述三
相支路直流母线电容输出端的负极通过直流接触器进行连接。

[0013] 在另一些实施方式中，采用如下技术方案：

[0014] 一种储能变流器系统的控制方法，包括：

[0015] 三相支路的直流端连接不同型号及电压等级的蓄电池时，断开三相支路直流母线电容输出端之间的连接；

[0016] 软启动阶段完成后，对于每一相支路，分别采集交流电压、电感电流、直流母线电压和直流电流的值；设定直流电压给定值和电流给定值；

[0017] 根据采集到的值，经过运算后得到驱动该相支路桥式逆变电路开关管通断的驱动信号；

[0018] 控制桥式逆变电路输出的交流正弦波形与电网电压间的幅值差和相位角，得到与电网电压同相位的电流波形，实现对蓄电池的充电。

[0019] 在另一些实施方式中，采用如下技术方案：

[0020] 一种储能变流器系统的控制方法，包括：

[0021] 三相支路的直流端连接相同型号及电压等级的蓄电池时，将三相支路直流母线电容输出端相连；设定三相支路的直流电压给定值和充电电流给定值分别相同；

[0022] 软启动阶段完成后，对于每一相支路，分别采集交流电压、电感电流、直流母线电压和直流电流的值；

[0023] 根据采集到的值和设定的值，经过运算后得到驱动该相支路桥式逆变电路开关管通断的驱动信号；

[0024] 控制桥式逆变电路输出的交流正弦波形与电网电压间的相位角，得到与电网电压同相位的电流波形，实现对蓄电池的充电。

[0025] 在另一些实施方式中，采用如下技术方案：

[0026] 一种储能变流器系统的控制方法，包括：并网状态下，根据采集到的并网点电压、电流信息，通过坐标变换和PI运算，生成电流分量参考值；

[0027] 将得到的电流分量参考值分别发送给并联的每一个储能变流器；

[0028] 各储能变流器分别采集其各自的输出电流进行坐标变换，得到电流分量；

[0029] 将电流分量和电流分量参考值进行PI运算得到脉宽调制系数分量；

[0030] 根据脉宽调制系数分量生成驱动信号驱动相应的储能变流器开关管的导通和关断。

[0031] 在另一些实施方式中，采用如下技术方案：

[0032] 一种储能变流器系统的控制方法，其特征在于，包括：

[0033] 离网状态下，根据采集到的并联点电压、电流信息，通过电流电压幅值计算、锁相计算和PI运算，得到电流幅值参考值和参考电流频率；

[0034] 将得到的电流幅值参考值和参考电流频率分别发送给并联的每一个储能变流器；

[0035] 各储能变流器分别采集其各自的输出电流，进行电流幅值计算得到反馈电流幅值；

[0036] 将反馈电流幅值与电流幅值参考值进行PI运算得到脉宽调制系数；

[0037] 根据脉宽调制系数和参考电流频率生成驱动信号驱动相应的储能变流器开关管的导通和关断。

[0038] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：

[0039] (1)本发明能够实现直流输出端可以连接不同电压等级的电池，提高储能变流器的电网适用性，实现电网不平衡时储能变流器稳定可靠工作。

[0040] (2)本发明提出了双向交直流转换控制方法，构建了三相分立运行电路拓扑架构，解决了单相数字坐标变换及锁相问题，提高了储能系统对电网和不同电池电压的适应性和
灵活性；

[0041] 将三相支路直流母线电容输出端的正极和负极分别通过直流接触器进行连接，通过控制直流接触器的通断，实现储能变流器连接不同电压等级的电池能够正常工作，减小
为适用不同电池对储能变流器的投入成本。

[0042] 通过简单的改变储能变流器的接线方式，即可实现三相四线制到三相三线制供电方式的转变，同一台机器可以适用不同的电网供电方式。

[0043] (3)本发明提出了基于三环控制的储能变流器并网控制方法，解决了变流器测量和运算导致的不均衡问题，实现了储能变流器可靠稳定接入电网，提高了储能变流器并网
负荷均衡精度。

[0044] (4)本发明提出了基于三环控制的储能变流器离网并联控制算法，解决了离网并联控制系统自动负荷分配的难题，实现了储能变流器有序并联，提高了系统的可扩展性。

[0045] (5)把传统PQ或VF控制的内外环控制分开，由并网/离网控制柜进行外环PI运算后，把电流内环参考分配给各并联储能变流器，各并联储能变流器再分别进行电流内环运
算；各并联储能变流器引入分流系数，可在人机界面进行单独设定，改变各并联变流器负荷
分担比例；能够有效消除各储能变流器分别采样及外环计算误差的不均衡问题，实现了储
能变流器有序并联，提高了系统的可扩展性。

附图说明

[0046] 图1为本发明实施例中储能变流器并联运行拓扑图；

[0047] 图2为本发明实施例中带隔离变压器储能变流器的电路结构拓扑图；

[0048] 图3为本发明实施例中无隔离变压器储能变流器的电路结构拓扑图；

[0049] 图4为本发明实施例中储能变流器并网并联运行控制图；

[0050] 图5为本发明实施例中储能变流器离网并联运行控制图；

[0051] 图6为本发明实施例中储能变流器的控制框图；

[0052] 图7为本发明实施例中储能变流器的锁相环框图；

[0053] 图8为本发明实施例中储能变流器的坐标变换框图。

具体实施方式

[0054] 应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通
常理解的相同含义。

[0055] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式
也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包
括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

[0056] 实施例一

[0057] 在一个或多个实施例中，公开了一种储能变流器系统，如图1所示，包括1套并网/离网控制柜和多套储能变流器(PCS)，储能变流器数量为N，N大于1。其中并网/离网控制柜
有N+2个端口，N个端口接储能变流器，1个并网端口，1个离网端口(负荷端口)；能够控制并
网和离网。

[0058] 并网/离网控制柜并网端口连接电网，负荷端口连接负荷。并网/离网控制柜并网端口和负荷端口之间设置旁路开关，电网可直接给负荷供电。并网/离网控制柜并网端口和
电网之间除并网开关外，串联有晶闸管开关，以实现并离网的快速转换。

[0059] 并联的各储能变流器分别设置分流系数，要求均分负载时分流系数均设置为1，或相等。

[0060] 并网/离网控制柜接收用户或能量管理系统指令，选择工作模式为并网模式或者离网模式。

[0061] 储能变流器的结构包括：三相支路，每一相支路包括：自并网/离网控制柜到直流蓄电池端，依次串联连接隔离变压器、交流滤波器、交流软启动回路、滤波电路、桥式逆变电
路、直流母线电容、直流滤波器和直流软启动回路；所述三相支路直流母线电容输出端的正
极通过直流接触器进行连接；所述三相支路直流母线电容输出端的负极通过直流接触器进
行连接。

[0062] 参照图2，储能变流器每相单独连接变压器隔离，将交流电直接变换为直流电为电池充电，同时实现电池放电并网，储能变流器能够实现直流输出电压的调节以及电流的调
节功能。储能变流器直流端有三组连接端子，每组端子可以实现与电池连接。

[0063] 以A相电路结构为例，变压器T1起到隔离及变压作用；交流滤波器滤除交流EMC干扰；交流软启动回路由主交流接触器、辅助交流接触器及软启动电阻组成，实现上电时对后
级直流母线电容的缓慢充电作用，避免上电瞬间产生大电流对储能变流器及电网的冲击；
LC滤波回路由交流滤波电感及滤波电容组成，将桥式逆变电路产生的SPWM波的高频成份滤
除，得到光滑的交流波形；桥式逆变电路由IGBT组成，IGBT连接直流母线电容，同时IGBT桥
式逆变电路的每个桥臂都接有吸收电容，吸收电容对IGBT桥式逆变电路动作时产生的高频
尖峰进行吸收，起到保护IGBT的作用，直流母线电容起到直流电压的支撑及滤波作用，IGBT
桥式逆变电路将直流电压波形逆变为高频SPWM电压波形；直流滤波器滤除直流EMC干扰；直
流软启动回路由主直流接触器、辅助直流接触器及软启动电阻组成，避免上电瞬间产生大
电流对储能变流器及电池的冲击。

[0064] B、C两相的电路结构及器件参数与A相完全相同，不再重复叙述。

[0065] A、B、C三相的直流母线电容输出端通过直流接触器进行连接，正极与负极分别单独进行连接，通过控制直流接触器的通断可以实现三相直流母线电容输出端连接在一起或
者完全分开，当直流接触器闭合后，三相直流母线电容的正极连接在一起，直流母线电容的
负极连接在一起，这时三相的DC+及DC‑端只能连接同一种电压等级的电池，当直流接触器
断开后，三相直流相互独立，这时三相的DC+及DC‑端可以分别连接不同电压等级的电池，实
现同一台储能变流器对不同电压等级电池的适用性。

[0066] 将图2所示的储能变流器变压器原边首尾依次连接，即将变压器原边连接成三角形连接关系，能够实现三相三线式供电，简单的改变储能变流器的接线方式，即可实现三相
四线制到三相三线制供电方式的转变，同一台机器可以适用不同的电网供电方式。

[0067] 需要说明的是，并联的变流器应该采用相同的接线方式，变流器交流侧和电网间接入并网/并联控制柜，并网控制柜采用相同的接线方式。

[0068] 在另一些实施方式中，公开了一种无隔离变压器储能变流器，参照图3所示，将储能变流器每一相交流滤波器的一端通过并网/离网控制柜连接到N，每一相交流滤波器的另
一端通过并网/离网控制柜分别连接到电网A、B、C，即可实现无变压器隔离的储能变流器，
其它电路连接关系和实施例一中所述的连接关系相同，这里不再重复叙述。

[0069] 将图3所示的储能变流器交流滤波器首尾依次连接，即将滤波器连接成三角形连接关系，即可实现三相三线式供电。

[0070] 需要说明的是，并联的变流器应该采用相同的接线方式，变流器交流侧和电网间接入并网/并联控制柜，并网控制柜采用相同的接线方式。

[0071] 实施例二

[0072] 在一个或多个实施方式中，为了实现并联储能变流器的负载均衡，公开了一种储能变流器系统的控制方法，并网/离网控制柜采集电网、负荷电压、电流等信息，进行故障或
异常判断，根据确定策略选择保护方式或告警。

[0073] 一、并网状态下储能变流器并联控制方法如图4所示，并联/网控制柜执行如下操作步骤：

[0074] 1)采集并网点三相电压和三相电流；

[0075] 2)对并网点三相电压进行锁相，得到电网运行频率；

[0076] 3)dq变换模块将采集的三相电压和三相电流进行αβ/dq变换，得到两相同步旋转坐标系下实际总反馈电压和反馈电流；

[0077] 4)瞬时功率变换模块根据得到的两相同步旋转坐标系下实际总反馈电压和反馈电流按下式确定并网点的瞬时有功功率和瞬时无功功率；

[0078]

[0079] 其中，P和Q分别表示并网点总的瞬时有功功率和瞬时无功功率，ud表示并网点总的d轴实际反馈电压，uq表示并网点总的q轴实际反馈电压，id表示并网点总的d轴实际反馈
电流，iq表示并网点总的q轴实际反馈电流。

[0080] 5)并联/并网/离网控制柜根据从用户或能量管理系统调度指令，得到并网点有功功率和无功功率参考值Pref、Qref，与瞬时有功功率P和无功功率Q比较后得到差值δP和δQ，对
δP和δQ进行比例积分运算得到d轴分量参考值idref和q轴分量参考值iqref。一般的，通过dq分
量限幅模块进对参考电流进行限幅控制。

[0081] 6)并联/网控制柜通讯模块把d轴分量参考值idref和q轴分量参考值iqref广播发送给各储能变流器。

[0082] 7)第x个储能变流器接收到参考电流idref、iqref，与采集自身出口电感电流iax、ibx、iax，进行dq变换得到的两相同步旋转坐标系下反馈电流idx、iqx比较后得到差值δidx、δiqx，
对δidx、δiqx进行比例积分运算得到输出脉宽调制系数Pmdx、Pmqx。

[0083] 8)第x个储能变流器根据脉宽调制系数Pmdx、Pmqx及PWM算法生成驱动信号，实现开关管导通和关断控制。

[0084] 9)第x个储能变流器根据脉宽调制系数Pmdx、Pmqx及PWM算法生成驱动信号，实现开关管导通和关断控制。

[0085] 10)并联的各储能变流器自动均分负载。当并联数量发生变化时，由于功率外环控制输出的电流参考id‑ref、id‑ref是由并网点电压和总电流进行瞬时功率与参考功率进行PI
运算得到，因此系统可自动均分负载，当并联的储能变流器数量发生变化时，系统也可自动
对功率进行重新分配。

[0086] 二、离网状态下储能变流器并联控制方法如图5所示，并联/并网/离网控制柜执行如下操作步骤：

[0087] 1)采集并联点三相电压和三相电流；

[0088] 2)对并网点三相电压进行锁相，得到并网点频率反馈f；

[0089] 3)幅值计算模块根据采集的三相电压和三相电流，得到并网点电压和电流反馈幅值u、i；

[0090] 4)取并联点反馈频率f、反馈电压u与参考频率fref＝50Hz参考电压幅值uref＝220或380V比较，得到频率误差δf和电压幅值误差δu，分别进行比例积分运算得到被调制信号
的频率系数fo和并联点参考电流幅值iref；

[0091] 需要说明的是，本实施例中提到的并联点指的是各个储能变流器并联连接的点，参照图1中①位置。

[0092] 5)并联点参考电流幅值iref与并网点反馈电流幅值i进行比较，得到并网点电流误差δi，对δi进行比例积分运算，以并联点电流内环运算结果io‑ref作为各并联储能变流器电
流内环参考电流；

[0093] 6)并联/网控制柜通讯模块把电流幅值参考io‑ref和频率系数fo广播发送给各储能变流器；

[0094] 7)第x个储能变流器接收到参考电流idref、iqref，与采集自身出口电感电流iax、ibx、icx，进行电流幅值计算得到的反馈电流幅值ix比较后得到差值δix，对δix进行比例积分运算
得到输出脉宽调制系数Pmx；

[0095] 8)第x个储能变流器根据脉宽调制系数Pmx和频率系数fo及PWM算法生成驱动信号，实现开关管导通和关断控制；

[0096] 9)并联的各储能变流器自动均分负载。每一台并联的储能变流器的电流幅值参考值均相等，都为并网点PI运算得到的电流参考值io‑ref，由于参考电流io‑ref是由总电流检测
值i和总电流参考值iref经PI运算生成的，因此系统可自动均分负载，特别是当并联储能变
流器数量发生变化时，系统可自动重新均分负载。当并联的储能变流器数量发生变化时，系
统也可自动对功率进行重新分配。

[0097] 本实施例公开的控制方法中，外环检测与控制由并联/并网控制柜完成，消除了储能变流器分别采样及外环计算误差的不均衡，实现了储能变流器可靠稳定接入电网，提高
了储能变流器并网负荷均衡精度。并联/并网控制柜进行功率、电压外环控制及总电流PI控
制，各并联储能变流器进行内环电流控制，无论是并网还是离网，各并联变流器均可视为电
流源，提高电流均分精度；

[0098] 各并联储能变流器引入分流系数，可在人机界面进行单独设定，改变各并联变流器负荷分担比例；解决了离网并联控制系统自动负荷分配的难题，实现了储能变流器有序
并联，提高了系统的可扩展性。

[0099] 离网并联时，并联控制柜增加总电流PI控制环节，总电流和各并联储能变流器电流均受控，提高了电流控制精度，更好的满足负荷需求。

[0100] 在另一些实施方式中，为了实现每一个并联的储能变流器的直流输出端可以连接不同电压等级的电池，公开了一种储能变流器系统控制方法，参照图6，包括：

[0101] 以某台变流器A相控制过程为例，储能变流器通过交流滤波器、变压器T1及并网/

[0102] 并联控制柜与电网连接，直流侧DC1+及DC1‑接电池的正负极，同时DC2+及DC2‑，DC3+及DC3‑连接的电池型号及电压等级与DC1+及DC1‑连接的电池型号及电压等级不同。

[0103] 因三相直流输出端连接不同型号及电压等级的电池，储能变流器上电时，首先保证Kdc1及Kdc2断开，保证直流母线分别独立，三相单独对电池的充放电电压及电流进行控
制；

[0104] 然后进入软启动阶段，辅助交流接触器K2闭合，软启动电阻R1进行限流，通过桥式逆变电路Q1、Q2、Q3、Q4的反并联二极管整流后对直流母线电容C4进行充电，同时直流软启
动回路的辅助直流接触器K4闭合，软启动电阻R2进行限流，对直流母线电容C4进行充电；

[0105] 按照储能变流器功能及性能参数，要求电池电压大于三相不控整流得到的直流电压；在辅助接触器闭合充电5s后，软启动完成，交流主接触器K1闭合，直流主接触器K3闭合，
同时交流辅助接触器K2及直流辅助接触器K4断开。

[0106] 控制回路对A相交流电压采样得到Ua，对电感电流L1进行采样得到iL，对直流母线电压采样得到Udc，对直流电流进行采样得到Idc；采样得到的电网电压Ua经过图8所示的dq坐
标变换后得到Ud、Uq，采样得到的电感电流iL经过图8所示的dq坐标变换后得到Id、Iq；Ua经过
图7所示的PLL锁相环，得到电网电压相位θ，所有坐标变换均在电网相位θ下进行运算。

[0107] 电池充电过程中，设定直流电压给定值Udcref的数值，设定充电电流给定值Idcref的数值，Udcref与直流电压采样值Udc进行负反馈运算，得到误差值UdcErr，UdcErr送入直流电压环
PI控制器进行PI运算，得到PI运算结果UdcPI；Idcref与直流电流采样值Idc进行负反馈运算，得
到误差值IdcErr，IdcErr送入直流电流环PI控制器进行PI运算，得到PI运算结果IdcPI；

[0108] UdcPI与IdcPI经过最小值运算后得到d轴电流环电流给定值Idref，Iqref在充电时设定为零，Idref与id进行负反馈运算得到IdErr，IdErr送入d轴电流环PI控制器进行PI运算得到
IdPI；

[0109] Iqref与iq进行负反馈运算得到IqErr，IqErr送入q轴电流环PI控制器进行PI运算得到IqPI，Ud与Uq分别减去IdPI与IqPI后，分别除以母线电压采样值Udc进行归一化，将归一化后的
值送入SPWM驱动波形产生电路，产生的四路SPWM驱动信号分别驱动Q1、Q2、Q3、Q4的开通与
关断，Q1、Q2、Q3、Q4的开通与关断过程中在电路杂散电感中产生的尖峰电压，通过吸收电容
C2、C3进行吸收，避免IGBT过压损坏，电容C4的直流电压通过Q1、Q2、Q3、Q4的开通与关断，在
Q1与Q2连接端及Q3与Q4连接端产生高频SPWM电压波形，高频SPWM电压波形经过L1、L2与C1
组成的滤波回路滤波后得到平滑的交流正弦波形，控制SPWM产生的正弦波形与电网电压间
的幅值差和相位角，从而得到与电网电压同相位的电流波形iL，储能变流器从电网吸收能
量，实现对电池的充电。

[0110] 其中上述所有PI控制器均带有限幅功能，d轴电流环PI控制器与q轴电流环PI控制器具有相同的控制参数。

[0111] 电池放电时需要设置母线电压给定值Udcref的数值小于电池额定电压，给定值Udcref与反馈值Udc永远无法达到平衡即输出误差UdcErr始终不能等于零，这样直流电压环PI
控制器的输出值始终为限幅的上限数值，经过取最小值运算模块后，放电电流的大小将由
放电电流给定值Idcref决定；Idcref仅需要设置为负值即可实现电池的放电功能；电池放电时
Iqref设定为零；其它控制过程与上述充电过程相同，这里不再重复叙述。

[0112] 上述充放电过程中，三相直流输出端DC1+及DC1‑、DC2+及DC2‑、DC3+及DC3‑分别连接不同型号及电压等级的电池，A、B、C三相直流电压给定值Udcref及电流给定值Idcref需
要根据电池参数设置不同的值，B相C相其它控制过程与上述过程相同，这里不再重复叙述。

[0113] 在另外一些实施方式中，当三相直流输出端DC1+及DC1‑、DC2+及DC2‑、DC3+及DC3‑连接相同型号及电压等级的电池时，储能变流器上电后，首先保证Kdc1及Kdc2闭合，保证直
流母线互相连接，A、B、C三相的直流电压给定值Udcref及电流给定值Idcref应设置相同的数
值，其它充放电控制过程与上述控制过程相同，这里不再重复叙述。

[0114] 其它与电网连接关系的控制过程与上述控制过程相同，这里不再重复叙述。

[0115] 图7所示为本发明单级式储能变流器的锁相环框图，输入信号u经过双二阶广义积分器后得到u′和qu′，对应的传递函数公式如下

[0116]

[0117]

[0118] 输入信号u经过双二阶广义积分器运算后得到与u同相位的u′以及滞后u信号90°的qu′，将上述两个信号分别送入αβ/dq变换得到u_q信号，通过对u_q信号进行PI运算后，加
上前馈信号ωf，再经过一个积分器后，将得到的积分结果对2π进行取余运算，取余后得到
角度θ，同时再把θ送入αβ/dq变换中形成负反馈，当αβ/dq变换得到的u_q信号为零后，θ的数
值即为锁相后的信号u的角度，其中αβ/dq变换公式如下

[0119]

[0120] 图8所示为本发明实施例单级式储能变流器的坐标变换框图，本坐标变换实现单相信号的dq坐标变换，使用双二阶广义积分器产生两路正交的信号，然后根据αβ/dq变换公
式，实现dq轴变量的输出，其实现过程与图7类似，这里不再重复叙述。

[0121] 本实施例方法将三相支路直流母线电容输出端的正极和负极分别通过直流接触器进行连接，通过控制直流接触器的通断，实现单级式储能变流器连接不同电压等级的电
池能够正常工作，减小为适用不同电池对储能变流器的投入成本。

[0122] 实施例三

[0123] 在一个或多个实施方式中，公开了一种终端设备，其包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由
处理器加载并执行实施例二中所述的储能变流器系统的控制方法。

[0124] 上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不
需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。