本发明提供了一种高压直挂电池储能系统及其控制方法，包括：电池模块、DC/DC变换器、直流母线电容、DC/AC变换器以及网侧滤波电感；若干个所述电池模块串联组成电池簇；所述电池簇串联所述DC/DC变换器组成一条电池支路；多条所述电池支路并联形成电池堆；所述电池堆与所述直流母线电容并联，再连接至所述DC/AC变换器的直流端口，构成一个电池储能子模块；若干个所述电池储能子模块的交流端口串联构成相链式变换器；三个所述相链式变换器的一端相互连接形成中性点，另一端分别通过各自所述网侧滤波电感连接到交流电网，形成三相链式电池储能系统。
电池模块、DC/DC变换器、直流母线电容、DC/AC变换器以及网侧滤波电感；
若干个所述电池模块串联组成电池簇；所述电池簇串联所述DC/DC变换器组成一条电池支路；多条所述电池支路并联形成电池堆；
所述电池堆与所述直流母线电容并联，再连接至所述DC/AC变换器的直流端口，构成一个电池储能子模块；
若干个所述电池储能子模块的交流端口串联构成相链式变换器；三个所述相链式变换器的一端相互连接形成中性点，另一端分别通过各自所述网侧滤波电感连接到交流电网，形成三相链式电池储能系统；
每个所述电池堆中，多条所述电池支路中的所述DC/DC变换器的直流端口并联至公共母线电容；多条所述电池支路中的所述DC/DC变换器统一构成一个电池簇间电流协调控制的变换器；
所述电池簇间电流协调控制的变换器包括：公共母线电容、M个H桥电路以及2M个滤波电感；
第m个所述H桥电路包括四个开关管Sm1‑Sm4；Sm1和Sm2构成所述第m个H桥电路的第一桥臂，Sm3和Sm4构成所述第m个H桥电路的第二桥臂；
第m个所述H桥电路的第一桥臂和第二桥臂分别通过所述滤波电感连接到所述电池支路中。
2.一种三级电池荷电状态均衡控制方法，其特征在于，运用权利要求1所述的高压直挂电池储能系统实现如下步骤：电池簇间电池荷电状态均衡控制步骤：根据各电池簇间电池荷电状态的差异得到每簇电池充放电电流的修正量，再根据该修正量来控制各电池簇的充放电电流以实现电池簇间电池荷电状态均衡；
电池储能子模块间电池荷电状态均衡控制步骤：对电池储能子模块间电池荷电状态进行排序，根据所在相的电流方向和调制所需的子模块个数决定投入的子模块，从而实现电池储能子模块间电池荷电状态均衡；
相间电池荷电状态均衡控制步骤：根据相间电池荷电状态的差异得到每相链式变换器充放电功率的修正量，再根据该修正量计算得到需要注入零序电压以实现相间电池荷电状态均衡。
3.根据权利要求2所述的三级电池荷电状态均衡控制方法，其特征在于，所述电池簇间电池荷电状态均衡控制步骤采用：通过收集j相链式变换器中第n个电池储能子模块中各簇的电池荷电状态SOCjnm，计算得到所述每簇电池荷电状态的平均值SOCjn，每簇电池荷电状态的平均值SOCjn为所述第n个电池储能子模块电池荷电状态，将每簇电池荷电状态与其平均值做差后，经过一个簇间电池荷电状态均衡比例系数得到每簇电池充放电电流的修正量，其中，ΔSOCjnm表示第m簇电池的电池荷电状态SOCjnm与所述第n个电池储能子模块电池荷电状态SOCjn的差值；β表示簇间电池荷电状态均衡比例系数； 表示第m簇电池电池充放电电流的修正量，每簇电池充放电电流的修正量传递给所述电池簇间电流协调控制的变换器的控制器计算得到各簇电流给定。
4.根据权利要求2所述的三级电池荷电状态均衡控制方法，其特征在于，所述电池储能子模块间电池荷电状态均衡控制步骤采用：通过收集j相所有电池储能子模块的电池荷电状态SOCjn，对所述j相电池储能子模块的电池荷电状态进行排序，根据j相的电流方向和最近电平调制需要投入的子模块数量决定各电池储能子模块的驱动信号。
5.根据权利要求2所述的三级电池荷电状态均衡控制方法，其特征在于，所述相间电池荷电状态均衡控制步骤采用：通过收集j相所有电池储能子模块的电池荷电状态SOCjn计算得到所述电池储能子模块电池荷电状态的平均值SOCj，所述电池储能子模块电池荷电状态的平均值SOCj为所述j相链式变换器的电池荷电状态；再计算得到所述三相链式变换器电池荷电状态的平均值SOC，所述三相链式变换器电池荷电状态的平均值SOC为所述三相链式电池储能系统的电池荷电状态，所述每相链式变换器荷电状态与其平均值做差后，经过一个相间电池荷电状态均衡比例系数得到每相链式变换器充放电功率的修正量，再根据所述每相链式变换器充放电功率的修正量计算得到需要注入零序电压的幅值和相位。
6.一种簇间电流协调控制和倍频电流抑制方法，其特征在于，运用权利要求1所述的高压直挂电池储能系统实现如下步骤：将输出电压直流分量环PI模块的输出值和输出电压交流分量环PR模块的输出值求和得到DC/DC变换器的调制波，根据所述DC/DC变换器的调制波产生相应的脉宽调制信号，利用产生的相应脉宽调制信号控制DC/DC变换器。
7.根据权利要求6所述的簇间电流协调控制和倍频电流抑制方法，其特征在于，所述输出电压直流分量环PI模块的输出值采用：根据所述每簇电池荷电状态、温度、阻抗以及所述每簇电池的电流总和，计算得到目标优化下所述每簇电池电流给定值，电流给定值作为输出电压直流分量环PI模块的正向输入；
将所述公共母线电容的电压给定值作为公共母线电容电压环PI模块的正向输入，所述公共母线电容的电压采样值作为公共母线电容电压环PI模块的负向输入，得到公共母线电容电压环PI模块的输出值；
将所述每簇电池的电流通过符号函数模块，所述符号函数模块的输出值和公共母线电容电压环PI模块的输出值相乘，乘积作为输出电压直流分量环PI模块的负向输入；
将所述每簇电池的电流的采样值作为输出电压直流分量环PI模块的负向输入，得到输出电压直流分量环PI模块的输出值。
8.根据权利要求6所述的簇间电流协调控制和倍频电流抑制方法，其特征在于，所述输出电压交流分量环PR模块的输出值采用：将所述直流母线电容电压的采样值经过滤波模块得到所述直流母线电容电压的直流分量，所述直流母线电容电压与所述直流母线电容电压的直流分量做差得到所述直流母线电容电压的交流分量，所述直流母线电容电压的交流分量作为输出电压交流分量环PR模块的正向输入；
将所述输出电压的采样值经过滤波模块得到所述输出电压在一个开关周期的平均值，将所述输出电压在一个开关周期的平均值经过滤波模块得到所述输出电压的直流分量，所述输出电压在一个开关周期的平均值与所述输出电压的直流分量做差得到所述输出电压的交流分量，所述输出电压的交流分量作为输出电压交流分量环PR模块的负向输入，得到输出电压交流分量环PR模块的输出值。
高压直挂电池储能系统及其控制方法
技术领域
[0001] 本发明涉及电气自动化设备技术领域，具体地，涉及高压直挂电池储能系统及 其控制方法，更为具体地，涉及一种高压直挂储能系统扩容与倍频电流抑制方法。
背景技术
[0002] 发展大容量电池储能技术有利于提高风光电源装机容量，推动能源结构转型。 与传统储能系统相比，高压直挂BESS实现了单机大容量化，同时满足了高效率、高 可靠性、经济性和安全性需求。组成大规模储能电站时所需并联台数少，电站结构 及控制策略简单，响应速度快，可满足百MW级储能系统需求，且不易引发系统稳定 性问题。
[0003] 基于级联H桥变换器的高压直挂BESS具有高度模块化的结构，其单台设备容量 大，在现有技术条件限制下高压直挂BESS的最大单机容量理论不超过百MW，然而 高比例大规模风光电源接入电网促使电网侧电池储能电站已进入百MW级时代并向 GW级迈进，对其安全性、运行效率和动态特性均提出了更高的要求。
[0004] 为了进一步提升高压直挂BESS单机系统的功率、容量实现GW级储能，目前存 在三种方法或这三种方法任意组合：1)通过增加级联H桥变换器每相子模块的个数， 提高高压直挂BESS的输出电压从而提升了单机系统的功率、容量；2)通过增加级联 H桥变换器每个子模块电池簇并联的簇数，提高高压直挂BESS的输出电流从而提升 了单机系统的功率、容量；3)通过增加级联H桥变换器每个子模块电池的倍率或安 时数，提高高压直挂BESS的输出电流从而提升了单机系统的功率或容量。然而第一 种方法增加了控制系统的负担，控制系统需要处理更多的调制信号、保护信号和电 池状态信息，通讯延时限制控制系统的带宽，进而影响变换器的动态响应和输出特 性。第二种方法中并联的电池簇无法实现荷电状态均衡，电池簇间存在环流，降低 了电池簇的效率且容易引发电池的过充过放等安全问题。第三种方法需要定制更大 容量或者更大充放电倍率的电池芯，成本较高。
[0005] 另外，传统基于级联H桥变换器的高压直挂BESS需要在H桥子模块直流侧增加 电容和电感构成无源滤波器，来抑制流入电池的倍频电流对电池寿命的影响，然而 该滤波电容和滤波电感承受的是二倍工频电流和电压脉动，需要的电感值和电容值 较大，无源滤波器的体积大成本高。
[0006] 现有技术中，已有以下一些解决基于级联H桥变换器的高压直挂BESS上述问题 的方法被提出：
[0007] 专利文献CN111786401A(申请号：202010818900.2)公开了一种高压体系百兆 瓦级电池储能系统及优化、控制方法，包括多相式结构，所述多相式结构的每一相 自上而下分为多层空间；每层空间内设置有电池模块；电池模块连接H桥变换器的 直流端；每一相上的H桥变换器级联而成。该专利通过采用多相式结构，多相并联 可构成百兆瓦级电池储能电站，电站结构简单，协调控制容易，控制环路模型与耦 合低、不易引发系统稳定性问题，但多相式结构需要增加分相变压器，同时多相控 制也增加了需要控制子模块的个数，对控制系统要求更高的通讯速度和数据处理能 力。
[0008] 专利文献CN109245123A(申请号：201811317645.2)公开了一种级联型储能系 统多机并联虚拟同步控制系统及方法，首先根据每台级联型储能变流器的三相电压， 电网有功功率给定指令，以及火电机组当前功率计算得到有功功率，与有功变化量 相叠加得到总有功功率给定值，再计算得到有功/无功电流给定值，然后将功率变换 单元的平均调制电压和均衡控制电压分量相叠加，得到总调制电压，最后计算得到 各功率器件的脉冲驱动信号。该专利实现了多台级联型储能变流器高压直挂并联接 入火电厂高厂变低压侧与火电机组联合调频运行，但高压直挂BESS单机的单机功率 和容量仍受限。
[0009] 专利文献CN113572248A(申请号：202110740928.3)公开了一种储能子模块及 其构成的高压大容量直挂式储能系统，储能子模块包括：MMC变流单元和多个可调 直流储能单元；可调直流储能单元包括直流开关、储能介质单元和双向DC/DC变流 单元；双向DC/DC变流单元的一端接入直流开关和储能介质单元的串联结构，另一 端接入MMC变流单元的直流端；储能介质单元由多个同样的储能介质串联而成。高 压大容量直挂式储能系统包括由电感和众多储能子模块构成的各相支路。
发明内容
[0010] 针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种高压直挂电池储能系统及其 控制方法。
[0011] 根据本发明提供的一种高压直挂电池储能系统，包括：
[0012] 电池模块、DC/DC变换器、直流母线电容、DC/AC变换器以及网侧滤波电感；
[0013] 若干个所述电池模块串联组成电池簇；所述电池簇串联所述DC/DC变换器组成一条 电池支路；多条所述电池支路并联形成电池堆；
[0014] 所述电池堆与所述直流母线电容并联，再连接至所述DC/AC变换器的直流端口，构 成一个电池储能子模块；
[0015] 若干个所述电池储能子模块的交流端口串联构成相链式变换器；三个所述相链式变 换器的一端相互连接形成中性点，另一端分别通过各自所述网侧滤波电感连接到交流电 网，形成三相链式电池储能系统。
[0016] 优选地，每个所述电池堆中，多条所述电池支路中的所述DC/DC变换器的直流端口 并联至公共母线电容；多条所述电池支路中的所述DC/DC变换器统一构成一个电池簇间 电流协调控制的变换器。
[0017] 优选地，所述电池簇间电流协调控制的变换器包括：公共母线电容、M个H桥电路 以及2M个滤波电感；
[0018] 第m个所述H桥电路包括四个开关管Sm1‑Sm4；Sm1和Sm2构成所述第m个H桥电 路的第一桥臂，Sm3和Sm4构成所述第m个H桥电路的第二桥臂；
[0019] 第m个所述H桥电路的第一桥臂和第二桥臂分别通过所述滤波电感连接到所述 电池支路中。
[0020] 根据本发明提供的一种三级电池荷电状态均衡控制方法，运用上述所述的高压 直挂电池储能系统实现如下步骤：
[0021] 电池簇间电池荷电状态均衡控制步骤：根据各电池簇间电池荷电状态的差异得到每 簇电池充放电电流的修正量，再根据该修正量来控制各电池簇的充放电电流以实现 电池簇间电池荷电状态均衡；
[0022] 电池储能子模块间电池荷电状态均衡控制步骤：对电池储能子模块间电池荷电 状态进行排序，根据所在相的电流方向和调制所需的子模块个数决定投入的子模块， 从而实现电池储能子模块间电池荷电状态均衡；
[0023] 相间电池荷电状态均衡控制步骤：根据相间电池荷电状态的差异得到每相链式变 换器充放电功率的修正量，再根据该修正量计算得到需要注入零序电压以实现相间电 池荷电状态均衡。
[0024] 优选地，所述电池簇间电池荷电状态均衡控制步骤采用：通过收集j相链式变换器 中第n个电池储能子模块中各簇的电池荷电状态SOCjnm，计算得到所述每簇电池荷电 状态的平均值SOCjn，每簇电池荷电状态的平均值SOCjn为所述第n个电池储能子模 块电池荷电状态，将每簇电池荷电状态与其平均值做差后，经过一个簇间电池荷电 状态均衡比例系数得到每簇电池充放电电流的修正量， 其中， ΔSOCjnm表示第m簇电池的电池荷电状态SOCjnm与所述第n个电池储能子模块电池荷 电状态SOCjn的差值；β表示簇间电池荷电状态均衡比例系数； 表示第m簇电 池电池充放电电流的修正量，每簇电池充放电电流的修正量传递给所述电池簇间电 流协调控制的变换器的控制器计算得到各簇电流给定。
[0025] 优选地，所述电池储能子模块间电池荷电状态均衡控制步骤采用：通过收集j相 所有电池储能子模块的电池荷电状态SOCjn，对所述j相电池储能子模块的电池荷电 状态进行排序，根据j相的电流方向和最近电平调制需要投入的子模块数量决定各 电池储能子模块的驱动信号。
[0026] 优选地，所述相间电池荷电状态均衡控制步骤采用：通过收集j相所有电池储能 子模块的电池荷电状态SOCjn计算得到所述电池储能子模块电池荷电状态的平均值 SOCj，所述电池储能子模块电池荷电状态的平均值SOCj为所述j相链式变换器的电 池荷电状态；再计算得到所述三相链式变换器电池荷电状态的平均值SOC，所述三 相链式变换器电池荷电状态的平均值SOC为所述三相链式电池储能系统的电池荷 电状态，所述每相链式变换器荷电状态与其平均值做差后，经过一个相间电池荷电 状态均衡比例系数得到每相链式变换器充放电功率的修正量，再根据所述每相链式 变换器充放电功率的修正量计算得到需要注入零序电压的幅值和相位。
[0027] 根据本发明提供的一种簇间电流协调控制和倍频电流抑制方法，运用上述所述 的高压直挂电池储能系统实现如下步骤：
[0028] 将输出电压直流分量环PI模块的输出值和输出电压交流分量环PR模块的输出 值求和得到DC/DC变换器的调制波，根据所述DC/DC变换器的调制波产生相应的 脉宽调制信号，利用产生的相应脉宽调制信号控制DC/DC变换器。
[0029] 优选地，所述输出电压直流分量环PI模块的输出值采用：根据所述每簇电池荷电 状态、温度、阻抗以及所述每簇电池的电流总和，计算得到目标优化下所述每簇电池电 流给定值，电流给定值作为输出电压直流分量环PI模块的正向输入；
[0030] 将所述公共母线电容的电压给定值作为公共母线电容电压环PI模块的正向输入，所 述公共母线电容的电压采样值作为公共母线电容电压环PI模块的负向输入，得到公共 母线电容电压环PI模块的输出值；
[0031] 将所述每簇电池的电流通过符号函数模块，所述符号函数模块的输出值和公共母线 电容电压环PI模块的输出值相乘，乘积作为输出电压直流分量环PI模块的负向输入；
[0032] 将所述每簇电池的电流的采样值作为输出电压直流分量环PI模块的负向输入，得到 输出电压直流分量环PI模块的输出值。
[0033] 优选地，所述输出电压交流分量环PR模块的输出值采用：
[0034] 将所述直流母线电容电压的采样值经过滤波模块得到所述直流母线电容电压的直流 分量，所述直流母线电容电压与所述直流母线电容电压的直流分量做差得到所述直流母 线电容电压的交流分量，所述直流母线电容电压的交流分量作为输出电压交流分量环PR 模块的正向输入；
[0035] 将所述输出电压的采样值经过滤波模块得到所述输出电压在一个开关周期的平均值， 将所述输出电压在一个开关周期的平均值经过滤波模块得到所述输出电压的直流分量， 所述输出电压在一个开关周期的平均值与所述输出电压的直流分量做差得到所述输出 电压的交流分量，所述输出电压的交流分量作为输出电压交流分量环PR模块的负向输 入，得到输出电压交流分量环PR模块的输出值。
[0036] 与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
[0037] 1、本发明提供的高压直挂电池储能系统架构，与传统的链式电池储能系统相比，H 桥子模块直流侧多个电池簇可以实现并联，在不增加子模块数量的前提下实现了单机更 大功率和容量，该方案不增加链式电池储能系统控制系统的复杂性；
[0038] 2、本发明提供的高压直挂电池储能系统的三级电池荷电状态均衡控制方法，可 以实现相间、模块间以及簇间荷电状态均衡，实现电池簇一级的分割管控技术；
[0039] 3、本发明提供的高压直挂电池储能系统的簇间电流协调控制方法，与传统的电 池储能系统电池簇间直接并联相比，可以实现电池簇间环流抑制，簇间荷电状态、温度 主动均衡控制；
[0040] 4、本发明提供的高压直挂电池储能系统的电池簇倍频电流抑制策略，与传统的链 式电池储能系统相比，可以减小电感滤波器的使用，电池簇中倍频电流抑制效果更好。
附图说明
[0041] 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、 目的和优点将会变得更明显：
[0042] 图1为本发明一优选实施例中高压直挂电池储能系统的电路图；
[0043] 图2为本发明一优选实施例中高压直挂电池储能系统的一个电池储能子模块的 电路图；
[0044] 图3为本发明一优选实施例中高压直挂电池储能系统的三级电池荷电状态均衡 控制方法的控制框图；
[0045] 图4为本发明一优选实施例中高压直挂电池储能系统的簇间电流协调控制方法 和高压直挂电池储能系统的电池簇倍频电流抑制策略的控制框图；
[0046] 图5为本发明一优选实施例中高压直挂电池储能三角形连接系统的电路图；
[0047] 图6为本发明一优选实施例中模块化多电平电池储能系统的电路图。
具体实施方式
[0048] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人 员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技 术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于 本发明的保护范围。
[0049] 针对现有技术中的缺陷，本发明的目的在于提出了一种高压直挂电池储能系统及其 控制方法，可以实现基于级联H桥变换器的高压直挂BESS单机的功率和容量进一步扩 大，不会带来控制延时、电池环流以及成本等问题，且可以实现电池倍频电流抑制。
[0050] 实施例1
[0051] 根据本发明提供的一种高压直挂电池储能系统，包括：
[0052] 参照图1，为本发明一实施例中高压直挂电池储能系统的电路图，每一相由n个 功率模块级联而成，每个功率模块主要由m簇电池簇、m个DC/DC变换器、直流母线 电容以及DC/AC模块组成，级联H桥变换器在交流侧通过滤波电感、交流侧预充电装 置以及交流熔断器直接接入电网。图中vsa、vsb、vsc为三相电网的电压。
[0053] 若干个所述电池模块串联组成一个电池簇；所述电池簇再串联一个所述DC/DC变换 器组成一条电池支路；多条所述电池支路并联形成一个电池堆；
[0054] 一个所述电池堆与一个所述直流母线电容Cbus并联，再连接至所述DC/AC变换器的 直流端口，构成一个电池储能子模块；
[0055] 若干个所述电池储能子模块的交流端口串联构成一相链式变换器；三个所述相链式 变换器的一端相互连接形成中性点O点，另一端分别通过各自所述网侧滤波电感La、Lb、 Lc连接到交流电网，形成一个三相链式电池储能系统。
[0056] 如图2所示，具体地，每个所述电池堆中，多条所述电池支路中的所述DC/DC变换 器的直流端口并联至公共母线电容C；多条所述电池支路中的所述DC/DC变换器统一构 成一个电池簇间电流协调控制的变换器。
[0057] 具体地，所述电池簇间电流协调控制的变换器包括：公共母线电容C、第1至M个H 桥电路以及第1至2M个滤波电感；其中，M为一个所述电池堆中包含所述电池簇的簇数；
[0058] 第m个(m＝1,2,…,M)所述H桥电路包括四个开关管Sm1‑Sm4；Sm1和Sm2构成所述第 m个H桥电路的第一桥臂，Sm3和Sm4构成所述第m个H桥电路的第二桥臂；
[0059] 第m个所述H桥电路的第一桥臂和第二桥臂分别通过所述滤波电感连接到所述 电池支路中。
[0060] 根据本发明提供的一种三级电池荷电状态均衡控制方法，如图3所示，运用上 述所述的高压直挂电池储能系统实现如下步骤：
[0061] 电池簇间电池荷电状态均衡控制步骤：根据各电池簇间电池荷电状态的差异得到每 簇电池充放电电流的修正量，再根据该修正量来控制各电池簇的充放电电流以实现 电池簇间电池荷电状态均衡；
[0062] 电池储能子模块间电池荷电状态均衡控制步骤：对电池储能子模块间电池荷电 状态进行排序，根据所在相的电流方向和调制所需的子模块个数决定投入的子模块， 从而实现电池储能子模块间电池荷电状态均衡；
[0063] 相间电池荷电状态均衡控制步骤：根据相间电池荷电状态的差异得到每相链式变 换器充放电功率的修正量，再根据该修正量计算得到需要注入零序电压以实现相间电 池荷电状态均衡。
[0064] 具体地，所述电池簇间电池荷电状态均衡控制步骤采用：通过收集j相(j＝a,b,c)链 式变换器中第n个(n＝1,2,…,N)电池储能子模块中各簇的电池荷电状态SOCjnm，计算得 到所述每簇电池荷电状态的平均值SOCjn，每簇电池荷电状态的平均值SOCjn为所述 第n个电池储能子模块电池荷电状态，将每簇电池荷电状态与其平均值做差后，经过 一个预设簇间电池荷电状态均衡比例系数得到每簇电池充放电电流的修正量， 其中，ΔSOCjnm表示第m簇电池的电池荷电状态SOCjnm与所述 第n个电池储能子模块电池荷电状态SOCjn的差值；β表示簇间电池荷电状态均衡比例 系数； 表示第m簇电池电池充放电电流的修正量，每簇电池充放电电流的修正 量传递给所述电池簇间电流协调控制的变换器的控制器计算得到各簇电流给定。
[0065] 具体地，所述电池储能子模块间电池荷电状态均衡控制步骤采用：通过收集j相 所有电池储能子模块的电池荷电状态SOCjn，对所述j相电池储能子模块的电池荷电 状态进行排序，根据j相的电流方向和最近电平调制需要投入的子模块数量决定各 电池储能子模块的驱动信号。
[0066] 具体地，所述相间电池荷电状态均衡控制步骤采用：通过收集j相所有电池储能 子模块的电池荷电状态SOCjn计算得到所述电池储能子模块电池荷电状态的平均值 SOCj，所述电池储能子模块电池荷电状态的平均值SOCj为所述j相链式变换器的电 池荷电状态；再计算得到所述三相链式变换器电池荷电状态的平均值SOC，所述三 相链式变换器电池荷电状态的平均值SOC为所述三相链式电池储能系统的电池荷 电状态，所述每相链式变换器荷电状态与其平均值做差后，经过一个预设相间电池 荷电状态均衡比例系数得到每相链式变换器充放电功率的修正量，再根据所述每相 链式变换器充放电功率的修正量计算得到需要注入零序电压的幅值和相位。
[0067] 根据本发明提供的一种簇间电流协调控制和倍频电流抑制方法，如图4所示， 运用上述所述的高压直挂电池储能系统实现如下步骤：
[0068] 将输出电压直流分量环PI模块的输出值和输出电压交流分量环PR模块的输出 值求和得到DC/DC变换器的调制波，根据所述DC/DC变换器的调制波产生相应的 脉宽调制信号，利用产生的相应脉宽调制信号控制DC/DC变换器。
[0069] 具体地，所述输出电压直流分量环PI模块的输出值采用：根据所述每簇电池荷电 状态、温度、阻抗等电池信息以及所述每簇电池的电流总和，计算得到目标优化下所述 每簇电池电流给定值，电流给定值作为输出电压直流分量环PI模块的正向输入；
[0070] 将所述公共母线电容的电压给定值作为公共母线电容电压环PI模块的正向输入，所 述公共母线电容的电压采样值作为公共母线电容电压环PI模块的负向输入，得到公共 母线电容电压环PI模块的输出值；
[0071] 将所述每簇电池的电流通过符号函数模块，所述符号函数模块的输出值和公共母线 电容电压环PI模块的输出值相乘，乘积作为输出电压直流分量环PI模块的负向输入；
[0072] 将所述每簇电池的电流的采样值作为输出电压直流分量环PI模块的负向输入，得到 输出电压直流分量环PI模块的输出值。
[0073] 具体地，所述输出电压交流分量环PR模块的输出值采用：
[0074] 将所述直流母线电容电压的采样值经过滤波模块得到所述直流母线电容电压的直流 分量，所述直流母线电容电压与所述直流母线电容电压的直流分量做差得到所述直流母 线电容电压的交流分量，所述直流母线电容电压的交流分量作为输出电压交流分量环PR 模块的正向输入；
[0075] 将所述输出电压的采样值经过滤波模块得到所述输出电压在一个开关周期的平均值， 将所述输出电压在一个开关周期的平均值经过滤波模块得到所述输出电压的直流分量， 所述输出电压在一个开关周期的平均值与所述输出电压的直流分量做差得到所述输出 电压的交流分量，所述输出电压的交流分量作为输出电压交流分量环PR模块的负向输 入，得到输出电压交流分量环PR模块的输出值。
[0076] 参照图5，为本发明一实施例中高压直挂电池储能三角形连接系统的电路图，与 图1中高压直挂电池储能星形连接系统类似，三角形连接的储能系统每相电压为电 网侧的线电压，能实现更大单机容量，每一相由n个功率模块级联而成，每个功率模 块主要由m簇电池簇、m个DC/DC变换器、直流母线电容以及DC/AC模块组成，级 联H桥变换器在交流侧通过滤波电感、交流侧预充电装置以及交流熔断器直接接入电网。 图中vsa、vsb、vsc为三相电网的电压。
[0077] 若干个所述电池模块串联组成一个电池簇，所述电池簇再串联一个所述DC/DC 变换器组成一条电池支路，多条所述电池支路并联形成一个电池堆；
[0078] 一个所述电池堆与一个所述直流母线电容并联，再连接至所述DC/AC变换器 的直流端口构成一个电池储能子模块；
[0079] 若干个所述电池储能子模块的交流端口串联构成一相链式变换器，三个所述相 链式变换器的两端连接成一个回路，每两个所述相链式变换器的连接点通过一个所 述网侧滤波电感连接到交流电网，形成一个三相链式电池储能三角形连接系统。
[0080] 参照图6，为本发明一实施例中模块化多电平电池储能系统的电路图，该系统能 控制的电池数量更多，能实现更大单机容量，且具有公共直流端口，能实现直流母 线、交流电网和储能电池之间的功率分配控制，每一相由2n个功率模块级联而成， 每个功率模块主要由m簇电池簇、m个DC/DC变换器、直流母线电容以及DC/AC模 块组成，变换器在上下桥臂滤波电感，在交流侧通过滤波电感、交流侧预充电装置以及 交流熔断器直接接入电网。图中vsa、vsb、vsc为三相电网的电压。
[0081] 若干个所述电池模块串联组成一个电池簇，所述电池簇再串联一个所述DC/DC 变换器组成一条电池支路，多条所述电池支路并联形成一个电池堆；
[0082] 一个所述电池堆与一个所述直流母线电容并联，再连接至所述DC/AC变换器 的直流端口构成一个电池储能子模块；
[0083] n个所述电池储能子模块的交流端口串联构成一桥臂变换器，上下两个桥臂变 换器通过两个桥臂滤波电感串联组成一相变换器，三个所述相变换器的两端连接成 一个直流母线，每相变换器两个桥臂滤波电感的连接点通过一个所述网侧滤波电感 连接到交流电网，形成一个模块化多电平电池储能系统。
[0084] 以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上 述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改， 这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的 特征可以任意相互组合。
