适用于超大规模储能的模块化多回路变流器系统及控制方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010468911.2 (22)申请日 2020.05.28 (71)申请人 中国电力科学研究院有限公司 地址 100192 北京市海淀区清河小营东路 15号 申请人 东北大学 国网辽宁省电力有限公司 国家电网有限公司 (72)发明人 李相俊王上行闫士杰李刚 杨东升贾学翠徐少华全慧 戈阳阳孙峰马会萌靳文涛 (74)专利代理机构 北京工信联合知识产权代理 有限公司 11266 代理人 姜丽楼 (51)Int.Cl. H02J 7/00(2006.01) (54)发明名称 适用。

2、于超大规模储能的模块化多回路变流 器系统及控制方法 (57)摘要 本发明公开了一种超大规模电池储能模块 化多回路变流控制系统， 该系统包括多绕组变压 器装置和模块化多回路变流器装置， 根据模块化 变流器单相电路结构， 采用交流电源电流解耦控 制与电容电压平衡控制相结合， 控制模块化多回 路变流器， 实现了直接控制各回路的循环电流， 使直流电容具有良好的电流调节能力， 解决超大 规模电池储能系统电池之间荷电状态不均衡的 问题。 权利要求书2页 说明书11页 附图8页 CN 111817365 A 2020.10.23 CN 111817365 A 1.一种适用于超大规模储能的模块化多回路变流器系。

3、统， 其特征在于， 包括： 多绕组变压器， 用于对不同电压的超大规模电池储能系统提供不同的充电电压； 模块化多回路变流器， 由三相桥臂组、 桥臂电感以及交流电源组成， 用于控制三相桥臂 组各支路的环流， 使各桥臂电容电压平衡。 2.根据权利要求1所述的系统， 其特征在于， 所述多绕组变压器， 原绕组为Y接法， 副绕 组一个Y接法， 一个接法， 原绕组连接到交流电源的电感器， 副绕组与三相桥臂组的桥臂 子单元相连， 副边各绕组匝数相同。 3.根据权利要求1所述的系统， 其特征在于， 所述三相桥臂组， 每相有4个桥臂， 桥臂由 数目相同的桥臂子单元串联组成， 所述每个桥臂子单元内的开关元件额定值相。

4、同。 4.根据权利要求3所述的系统， 其特征在于， 所述桥臂子单元， 通过多个桥臂子单元中 开关元件和反向并联二极管的开通与关断， 输出阶梯波， 逼近正弦波。 5.一种适用于超大规模储能系统的模块化多回路变流器的控制方法， 其特征在于， 包 括： 建立多模块化变流器的电路方程； 分别计算多模块化变流器上下桥臂的电流和电压， 获得上下桥臂之间的流动功率； 根据交流电源瞬时有功功率和无功功率指令， 以及交流电源电压和电流， 进行电流解 耦控制获得多绕组变压器原绕组相电压； 根据桥臂组电容的平均电压与电容电压给定值、 各桥臂电容电压， 以及桥臂组电流和 环流， 通过桥臂组电容电压控制实现各桥臂电压的。

5、平衡； 由桥臂组环流控制和桥臂单独控制得到的电压指令， 以及多绕组变压器的副绕组电压 和直流电源补偿， 获得各桥臂子单元的电压给定值。 6.根据权利要求5所述的方法， 其特征在于， 建立多模块化变流器的电路方程， 包括： 建立多模块变流器的磁动势平衡方程： N1iac-2Nf(iP1)ac+2Nf(iN1)ac 式中， N1为原绕组匝数， iac为原绕组电流， Nf为副绕组的统一匝数,(iP1)ac、 (iN1)ac为桥 臂电流的交流分量。 7.根据权利要求5所述的方法， 其特征在于， 根据交流电源瞬时有功功率和无功功率指 令， 以及交流电源电压和电流， 进行电流解耦控制获得多绕组变压器原绕组。

6、相电压， 包括： 根据交流电源瞬时功率与线电压的关系计算给定电流分量， 利用变压器两侧磁动势平衡方程， 得到交流电源三相电流与桥臂电流等式， 再通过坐 标变换得到交流电源电流分量， 根据得到的给定电流分量与交流电源电流分量， 产生的误差经过电流控制器与交叉耦 合电压补偿项和交流电源电压分量共同作用， 得到控制电压分量。 8.根据权利要求5所述的方法， 其特征在于， 根据桥臂组电容的平均电压与电容电压给 定值、 各桥臂电容电压， 以及桥臂组电流和环流， 通过桥臂组电容电压控制实现各桥臂电压 的平衡， 包括： 全桥臂电容平均电压与电容电压给定值经过电流控制器得到臂环流的直流分量给定 值； 通过将桥。

7、臂电容平均电压的差值送入控制器的输入端， 计算出臂环流交流分量给定 权利要求书 1/2 页 2 CN 111817365 A 2 值； 实际的环流与环流给定值经过电流控制器得到电压指令， 循环电流给定值由臂环流直 流分量与交流分量给定值之和的两倍； 每个电容电压与臂平均电容电压的差值和桥臂电流形成有功功率， 经过折算系数得到 对应的等值电压给定值。 9.根据权利要求5所述的方法， 其特征在于， 由桥臂组环流控制和桥臂单独控制得到的 电压指令， 以及多绕组变压器的副绕组电压和直流电源补偿， 获得各桥臂子单元的电压给 定值， 包括： 根据实际环流与给定环流的差值， 经过电流控制得到环流电压指令； 。

8、根据电源反馈补偿电压、 变压器副边电压、 环流电压指令与等值电压给定值之和计算 出桥臂子单元的电压给定值。 10.一种适用于超大规模储能系统的模块化多回路变流器的控制装置， 其特征在于， 包 括： 电路方程建立单元， 用于建立多模块化变流器的电路方程； 流动功率获取单元， 用于分别计算多模块化变流器上下桥臂的电流和电压， 获得上下 桥臂之间的流动功率； 原绕组相电压获取单元， 用于根据交流电源瞬时有功功率和无功功率指令， 以及交流 电源电压和电流， 进行电流解耦控制获得多绕组变压器原绕组相电压； 桥臂电压的平衡实现单元， 用于根据桥臂组电容的平均电压与电容电压给定值、 各桥 臂电容电压， 以及。

9、桥臂组电流和环流， 通过桥臂组电容电压控制实现各桥臂电压的平衡； 电压给定值获取单元， 用于由桥臂组环流控制和桥臂单独控制得到的电压指令， 以及 多绕组变压器的副绕组电压和直流电源补偿， 获得各桥臂子单元的电压给定值。 权利要求书 2/2 页 3 CN 111817365 A 3 适用于超大规模储能的模块化多回路变流器系统及控制方法 技术领域 0001 本申请涉及超大规模储能变流器技术领域， 具体涉及一种适用于超大规模储能的 模块化多回路变流器系统， 同时涉及一种适用于超大规模储能系统的模块化多回路变流器 的控制方法。 背景技术 0002 随着全球能源需求的快速增长和传统能源的日益稀缺， 太阳。

10、能和风能作为可再生 能源的重要形式， 近年来装机容量迅速增长。 由于可再生能源发电的输出具有较大的波动 性和随机性， 电网调度可能会出现一系列问题。 因此， 光伏和风力发电系统的功率波动平滑 化非常重要。 光伏和风力发电站应配备超大规模储能系统和与系统相适应的储能变流器， 利用系统充放电的灵活性， 稳定功率输出， 提高功率利用率。 储能变流器一般采用可扩展能 力强、 输出谐波特性好的模块化多电平变流器， 但由于单体电池的电压低， 模块化多电平变 流器通常将大量的电池串并联成电池组。 电池组在多次充放电过程中会造成单个电池之间 荷电状态不均衡， 为了简化均衡电池组控制过程， 提出适用于低压大电流。

11、的超大规模储能 系统的模块化多回路变流器。 发明内容 0003 本申请提供一种适用于超大规模储能的模块化多回路变流器系统， 解决超大规模 电池储能系统电池之间荷电状态不均衡的问题。 0004 本申请提供适用于超大规模储能的模块化多回路变流器系统， 包括： 0005 多绕组变压器， 用于对不同电压的超大规模电池储能系统提供不同的充电电压； 0006 模块化多回路变流器， 由三相桥臂组、 桥臂电感以及交流电源组成， 用于控制三相 桥臂组各支路的环流， 使各桥臂电容电压平衡。 0007 优选的， 所述多绕组变压器， 原绕组为Y接法， 副绕组一个Y接法， 一个接法， 原绕 组连接到交流电源的电感器， 。

12、副绕组与三相桥臂组的桥臂子单元相连， 副边各绕组匝数相 同。 0008 优选的， 所述三相桥臂组， 每相有4个桥臂， 桥臂由数目相同的桥臂子单元串联组 成， 所述每个桥臂子单元内的开关元件额定值相同。 0009 优选的， 所述桥臂子单元， 通过多个桥臂子单元中开关元件和反向并联二极管的 开通与关断， 输出阶梯波， 逼近正弦波。 0010 本申请同时提供一种适用于超大规模储能系统的模块化多回路变流器的控制方 法， 包括： 0011 建立多模块化变流器的电路方程； 0012 分别计算多模块化变流器上下桥臂的电流和电压， 获得上下桥臂之间的流动功 率； 0013 根据交流电源瞬时有功功率和无功功率指。

13、令， 以及交流电源电压和电流， 进行电 说明书 1/11 页 4 CN 111817365 A 4 流解耦控制获得多绕组变压器原绕组相电压； 0014 根据桥臂组电容的平均电压与电容电压给定值、 各桥臂电容电压， 以及桥臂组电 流和环流， 通过桥臂组电容电压控制实现各桥臂电压的平衡； 0015 由桥臂组环流控制和桥臂单独控制得到的电压指令， 以及多绕组变压器的副绕组 电压和直流电源补偿， 获得各桥臂子单元的电压给定值。 0016 优选的， 建立多模块化变流器的电路方程， 包括： 0017 建立多模块变流器的磁动势平衡方程： 0018 N1iac-2Nf(iP1)ac+2Nf(iN1)ac 00。

14、19 式中， N1为原绕组匝数， iac为原绕组电流， Nf为副绕组的统一匝数,(iP1)ac、 (iN1)ac 为桥臂电流的交流分量。 0020 优选的， 根据交流电源瞬时有功功率和无功功率指令， 以及交流电源电压和电流， 进行电流解耦控制获得多绕组变压器原绕组相电压， 包括： 0021 根据交流电源瞬时功率与线电压的关系计算给定电流分量， 0022 利用变压器两侧磁动势平衡方程， 得到交流电源三相电流与桥臂电流等式， 再通 过坐标变换得到交流电源电流分量， 0023 根据得到的给定电流分量与交流电源电流分量， 产生的误差经过电流控制器与交 叉耦合电压补偿项和交流电源电压分量共同作用， 得到。

15、控制电压分量。 0024 优选的， 根据桥臂组电容的平均电压与电容电压给定值、 各桥臂电容电压， 以及桥 臂组电流和环流， 通过桥臂组电容电压控制实现各桥臂电压的平衡， 包括： 0025 全桥臂电容平均电压与电容电压给定值经过电流控制器得到臂环流的直流分量 给定值； 0026 通过将桥臂电容平均电压的差值送入控制器的输入端， 计算出臂环流交流分量给 定值； 0027 实际的环流与环流给定值经过电流控制器得到电压指令， 循环电流给定值由臂环 流直流分量与交流分量给定值之和的两倍； 0028 每个电容电压与臂平均电容电压的差值和桥臂电流形成有功功率， 经过折算系数 得到对应的等值电压给定值。 00。

16、29 优选的， 由桥臂组环流控制和桥臂单独控制得到的电压指令， 以及多绕组变压器 的副绕组电压和直流电源补偿， 获得各桥臂子单元的电压给定值， 包括： 0030 根据实际环流与给定环流的差值， 经过电流控制得到环流电压指令； 0031 根据电源反馈补偿电压、 变压器副边电压、 环流电压指令与等值电压给定值之和 计算出桥臂子单元的电压给定值。 0032 本申请同时提供一种适用于超大规模储能系统的模块化多回路变流器的控制装 置， 包括： 0033 电路方程建立单元， 用于建立多模块化变流器的电路方程； 0034 流动功率获取单元， 用于分别计算多模块化变流器上下桥臂的电流和电压， 获得 上下桥臂之。

17、间的流动功率； 0035 原绕组相电压获取单元， 用于根据交流电源瞬时有功功率和无功功率指令， 以及 交流电源电压和电流， 进行电流解耦控制获得多绕组变压器原绕组相电压； 说明书 2/11 页 5 CN 111817365 A 5 0036 桥臂电压的平衡实现单元， 用于根据桥臂组电容的平均电压与电容电压给定值、 各桥臂电容电压， 以及桥臂组电流和环流， 通过桥臂组电容电压控制实现各桥臂电压的平 衡； 0037 电压给定值获取单元， 用于由桥臂组环流控制和桥臂单独控制得到的电压指令， 以及多绕组变压器的副绕组电压和直流电源补偿， 获得各桥臂子单元的电压给定值。 0038 本申请提供一种适用于超。

18、大规模储能的模块化多回路变流器系统， 该系统包括多 绕组变压器装置和模块化多回路变流器装置， 根据模块化变流器单相电路结构， 采用交流 电源电流解耦控制与电容电压平衡控制相结合， 控制模块化多回路变流器， 实现了直接控 制各回路的循环电流， 使直流电容具有良好的电流调节能力， 解决超大规模电池储能系统 电池之间荷电状态不均衡的问题。 附图说明 0039 图1是本申请提供的一种适用于超大规模储能的模块化多回路变流器系统的基本 结构组成框图； 0040 图2是本申请提供的一种适用于超大规模储能系统的模块化多回路变流器的控制 方法的流程示意图； 0041 图3是本申请实施例涉及的平均电压控制框图； 。

19、0042 图4是本申请实施例涉及的桥臂电压平衡控制框图； 0043 图5是本申请实施例涉及的桥臂环流控制框图； 0044 图6是本申请实施例涉及的单独平衡控制框图； 0045 图7是本申请实施例涉及的桥臂子单元结构图； 0046 图8是本申请实施例涉及的电流解耦控制框图； 0047 图9是本申请涉及的模块化多电平变流器和模块化多回路变流器的电流电压波形 图； 0048 图10是本申请涉及的模块化多电平变流器和模块化多回路变流器的电流电压波 形图； 0049 图11是本申请提供的一种适用于超大规模储能系统的模块化多回路变流器的控 制装置示意图。 具体实施方式 0050 在下面的描述中阐述了很多具。

20、体细节以便于充分理解本申请。 但是本申请能够以 很多不同于在此描述的其它方式来实施， 本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况 下做类似推广， 因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。 0051 图1为本申请提供的一种适用于超大规模储能的模块化多回路变流器系统的基本 结构组成框图， 包括多绕组变压器和模块化多回路变流器； 多绕组变压器， 用于对不同电压 的超大规模电池储能系统提供不同的充电电压； 模块化多回路变流器， 由三相桥臂组、 桥臂 电感以及交流电源组成， 用于控制三相桥臂组各支路的环流， 使各桥臂电容电压平衡。 图1- 1为原绕组为Y接法,副绕组一个Y接法， 一个接法的多绕组变压器图。

21、， 原绕组连接到交流 环节电感器， 副绕组与桥臂子单元相连， 副边各绕组匝数相同； 图1-2和图1-3为副绕组Y接 说明书 3/11 页 6 CN 111817365 A 6 结构图和副绕组接结构图， 每相两个副绕组并联； 图1-4为三相桥臂组图， 每相有4个桥 臂， 桥臂由数目相同的桥臂子单元串联组成， 所述每个桥臂子单元内的开关元件额定值相 同， 图1-4详细画出了a相有4个桥臂， 每个桥臂包括4个内部参数相同的桥臂子单元， 保证桥 臂环流相同简化计算， 其他两相的桥臂与a相完全相同， 4个桥臂、 桥臂电感与公共直流电源 形成4个回路。 桥臂子单元， 通过多个桥臂子单元中开关元件和反向并联。

22、二极管的开通与关 断， 输出阶梯波， 逼近正弦波。 0052 图2为本申请提供的一种适用于超大规模储能系统的模块化多回路变流器的控制 方法的流程示意图， 下面结合图2对本申请提供的方法进行详细说明。 0053 步骤S201， 建立多模块化变流器的电路方程。 0054 根据直流电源电压和臂电压的关系建立方程， 0055 vP1Vdc(1-ksint) 0056 vN1Vdc(1+ksint) 0057 式中， Vdc为直流电源电压， vP1、 vN1为桥臂电压， k为调制系数， 0k1， 为角频 率； 0058 根据基尔霍夫电压定律， 建立一组桥臂回路电压方程， 0059 0060 0061 式。

23、中， N1为原绕组匝数， N2为副绕组匝数， icir为臂环流， L为电感； 0062 将桥臂电压代入到回路电压方程中， 得到直流电源电压和变压器一次侧交流电压 的关系， 0063 0064 式中， vac为变压器一次侧交流电压； 0065 根据原绕组与副绕组的磁动势平衡， 建立方程， 0066 N1iac-N2(iP1)ac+N2(iN1)ac-N3(iP2)ac+N3(iN2)ac 0067 式中， (iP1)ac、 (iN1)ac、 (iP2)ac和(iN2)ac为桥臂电流的交流分量， iac为原绕组电流， N3为副绕组匝数； 0068 设定副绕组匝数相同， 各桥臂子模块动作模式相同， 。

24、获得磁动势平衡方程为： 0069 N1iac-2Nf(iP1)ac+2Nf(iN1)ac 0070 式中， Nf为副绕组的统一匝数。 0071 步骤S202， 分别计算多模块化变流器上下桥臂的电流和电压， 获得上下桥臂之间 的流动功率。 0072 根据从上一步骤中获取的电路方程， 根据简化磁动势平衡方程得到桥臂电流交流 分量， 说明书 4/11 页 7 CN 111817365 A 7 0073 0074 0075 根据臂环流和各桥臂电流的关系， 计算得出直流电源电流与环流等式， 0076 0077 idciN1+iN2+iP1+iP22icir 0078 式中， iP1、 iN1、 iP2、。

25、 iN2为桥臂电流， icir为实际环流值， idc为直流电源电流； 0079 根据电流交流分量和臂环流， 桥臂电流可表示为， 0080 0081 0082 变压器一次侧的交流电流可表示为， 0083 0084式中， Iac为电流幅值， 为电压和电流的相位差； 0085 根据变压器一次侧有功功率与直流侧电源功率相互交换原则， 可列等式， 0086 0087 式中， Idc为流过直流电源的电流直流分量； 0088 通过计算桥臂有功功率， 比较一组桥臂有功功率的直流部分表明桥臂间无有功功 率交换， 0089 0090 0091 vP1iP1vN1iN1。 0092 步骤S203， 根据交流电源瞬时。

26、有功功率和无功功率指令， 以及交流电源电压和电 流， 进行电流解耦控制获得多绕组变压器原绕组相电压。 0093 根据交流电源瞬时功率与线电压的关系计算给定电流dq轴分量， 0094 说明书 5/11 页 8 CN 111817365 A 8 0095 0096式中，为电流dq轴分量， p*、 q*为瞬时有功功率和无功功率给定值， VS为交 流侧线电压； 0097 利用变压器两侧磁动势平衡方程， 得到交流电源三相电流与桥臂电流等式， 再通 过坐标变换得到交流电源电流dq轴分量， 0098 0099 0100 0101式中，为交流侧三相电流，为桥 臂电流； 0102 根据得到的给定电流分量与交流电。

27、源电流分量， 产生的误差经过电流PI控制器与 交叉耦合电压补偿项和交流电源电压分量共同作用， 得到控制电压分量， 0103 0104 0105式中，为控制电压dq轴分量， u d、 uq为经过电流控制器的电压值， 为交流电源dq轴分量， id、 iq为交流侧电流dq轴分量， LS为变压器副绕组漏感。 0106 步骤S204， 根据桥臂组电容的平均电压与电容电压给定值、 各桥臂电容电压， 以及 桥臂组电流和环流， 通过桥臂组电容电压控制实现各桥臂电压的平衡。 0107 全桥臂电容平均电压与电容电压给定值经过电流PI控制器得到臂环流的直流分 量给定值， 总桥臂电容平均电压可表示为， 0108 01。

28、09式中， vCP1i、 vCP2i、 vCN1i和vCN2i为各桥臂第i个单元的电容电压，为全桥臂电容平 均电压； 0110 通过将计算出桥臂电容平均电压的差值送入控制器的输入端， 计算出臂环流交流 分量给定值， 桥臂电容平均电压可表示为， 0111 说明书 6/11 页 9 CN 111817365 A 9 0112 0113式中，为桥臂电容平均电压； 0114 实际的环流与环流给定值经过PI控制器得到电压指令， 循环电流给定值可由臂环 流直流分量与交流分量给定值之和的两倍表示为， 0115 0116式中，为环流直流分量和交流分量， 为环流给定值； 0117 每个电容电压与臂平均电容电压的。

29、差值和桥臂电流形成有功功率， 经过折算系数 得到对应的等值电压给定值， 0118 0119 0120式中，为等值电压给定值， kC为折算系数。 0121 步骤S205， 由桥臂组环流控制和桥臂单独控制得到的电压指令， 以及多绕组变压 器的副绕组电压和直流电源补偿， 获得各桥臂子单元的电压给定值 0122 根据实际环流与给定环流的差值， 经过PI控制得到环流电压指令： 0123 0124式中，为环流电压指令， kcir为比例增益系数； 0125 各桥臂包含4个子单元， 电源反馈补偿电压和变压器副边电压可表示为， 0126 0127 0128式中， vfb为电源反馈补偿电压， vTS为变压器副边电。

30、压，为交流电源电压给定值； 0129 根据电源反馈补偿电压、 变压器副边电压、 环流电压指令与等值电压给定值之和 计算出桥臂子单元的电压给定值， 再经过PWM触发变流器， 0130 0131 0132式中，为桥臂子单元电压给定值。 说明书 7/11 页 10 CN 111817365 A 10 0133变流器图3为本申请实施例涉及的平均电压控制框图， 给定电容电压值与所有 桥臂电容电压的平均值的直流分量的差值经过比例积分调节得到臂间环流的直流分 量公式为： 0134 0135 式中， Kc、 Kd为PI控制调节系数。 0136 图4为本申请实施例涉及的桥臂电压平衡控制框图， P1桥臂电容平均电。

31、压直流分 量与N1桥臂电容平均电压直流分量的差值经过比例控制器得到臂间环流的 交流分量的幅值。 0137 图5为本申请实施例涉及的桥臂环流控制框图， 具体包括以下步骤： 0138 步骤1： 根据平均电压控制和桥臂电压平衡控制得到的环流直流分量与交流分量， 两者相加的两倍得到环流给定值： 0139 0140式中，为环流直流分量和交流分量， 为环流给定值； 0141 步骤2： 实际环流为各桥臂电流和的一半： 0142 0143 式中， iP1、 iN1、 iP2、 iN2为桥臂电流， icir为实际环流值； 0144步骤3： 实际环流值icir与环流给定值经过比例控制器得到电压指令 0145 图6。

32、为本申请实施例涉及的单独平衡控制框图， 具体包括以下步骤： 0146 步骤1： 每个电容电压与臂平均电容电压的差值和桥臂电流相乘得到桥臂功率： 0147 0148 0149式中，为桥臂电容平均电压， vCP1i、 vCN1i为桥臂第i个单元的电容电压； 0150 步骤2： 有功功率与折算系数相比得到对应的等值电压给定值： 0151 0152 0153式中，为等值电压给定值， kC为折算系数。 说明书 8/11 页 11 CN 111817365 A 11 0154 图7为本申请实施例涉及的桥臂子单元结构图， 各桥臂由4个桥臂子单元， 子单元 采用由图7中工作模式的半个H桥结构； 当V1和V2都。

33、处于关断状态且D1导通时， 子单元工作在 模式1； 当V1加开通信号， V2关断且D1导通时， V1承受反向电压， 此时V1处于关断状态， 子单元 工作在模式2； 当V1关断， V2开通， D1和D2关断时， 子单元工作在模式3； 当V1和V2都处于关断状 态且D2导通时， 子单元工作在模式4； 当V1开通， V2关断D1和D2关断时， 子单元工作在模式5； 当 V1加关断信号V2加开通信号， D2导通时V2尽管施加开通信号但处于关断状态， 子单元工作在 模式6。 0155 图8为本申请实施例涉及的电流解耦控制框图， 具体包括以下步骤： 0156 步骤1： 根据交流电源瞬时功率与线电压的关系计。

34、算给定电流dq轴分量： 0157 0158 0159式中，为电流dq轴分量， p*、 q*为瞬时有功功率和无功功率给定值， VS为交 流侧线电压； 0160 步骤2： 利用变压器两侧磁动势平衡方程， 得到交流电源三相电流与桥臂电流等 式， 交流电源三相电流可表示为： 0161 0162 0163 0164式中，为交流侧三相电流，为桥臂 电流； 0165 步骤3： 交流侧三相电流经过坐标变换得到交流电源电流dq轴分量,与步骤1得到 的给定电流dq轴分量产生的差值id、 iq， 经过电流PI控制器得到dq轴调节电压值ud、 uq； 0166 步骤4： dq轴调节电压值与交叉耦合电压补偿项和交流电源。

35、电压分量共同作用， 得 到控制电压分量： 0167 0168 0169式中，为控制电压dq轴分量， u d、 uq为dq轴调节电压值，为交流 说明书 9/11 页 12 CN 111817365 A 12 电源dq轴分量， id、 iq为交流侧电流dq轴分量， LS为交流侧电感。 0170 图9、 图10为模块化多电平变流器和模块化多回路变流器的电流电压波形图， 两种 变流器的给定有功功率为1MW， 没有无功功率， 电容电压都设定为1.4KV， 模块化多回路变流 器的直流电源电压为2.8KV， 其值为是模块化多电平变流器直流电源电压的一半， 对比图9 和图10表明两种变流器的桥臂电流和电容电压。

36、波形大致相同， 但多回路变流器直流电源直 流分量绝对值是360A， 是模块化多电平变流器直流电源直流分量的一半， 从而验证了提出 的模块化多回路变流器更适用于低压大电流的超大规模储能系统。 0171 本申请同时提供一种适用于超大规模储能系统的模块化多回路变流器的控制装 置1100， 如图11所示， 包括： 0172 电路方程建立单元1101， 用于建立多模块化变流器的电路方程； 0173 流动功率获取单元1102， 用于分别计算多模块化变流器上下桥臂的电流和电压， 获得上下桥臂之间的流动功率； 0174 原绕组相电压获取单元1103， 用于根据交流电源瞬时有功功率和无功功率指令， 以及交流电源。

37、电压和电流， 进行电流解耦控制获得多绕组变压器原绕组相电压； 0175 桥臂电压的平衡实现单元1104， 用于根据桥臂组电容的平均电压与电容电压给定 值、 各桥臂电容电压， 以及桥臂组电流和环流， 通过桥臂组电容电压控制实现各桥臂电压的 平衡； 0176 电压给定值获取单元1105， 用于由桥臂组环流控制和桥臂单独控制得到的电压指 令， 以及多绕组变压器的副绕组电压和直流电源补偿， 获得各桥臂子单元的电压给定值。 0177 本申请提供一种适用于超大规模储能的模块化多回路变流器系统， 该系统包括多 绕组变压器装置和模块化多回路变流器装置， 根据模块化变流器单相电路结构， 采用交流 电源电流解耦控。

38、制与电容电压平衡控制相结合， 控制模块化多回路变流器， 实现了直接控 制各回路的循环电流， 使直流电容具有良好的电流调节能力， 解决超大规模电池储能系统 电池之间荷电状态不均衡的问题。 0178 变流器本领域内的技术人员应明白， 本申请的实施例可提供为方法、 系统、 或计算 机程序产品。 因此， 本申请可采用完全硬件实施例、 完全软件实施例、 或结合软件和硬件方 面的实施例的形式。 而且， 本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的 计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、 CD-ROM、 光学存储器等)上实施的计算机 程序产品的形式。 0179 本申请是参照根据本申请实施例的。

39、方法、 设备(系统)、 和计算机程序产品的流程 图和/或方框图来描述的。 应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流 程和/或方框、 以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。 可提供这些计算机程序 指令到通用计算机、 专用计算机、 嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产 生一个机器， 使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实 现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。 0180 这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特 定方式工作的计算机可读存储器中， 使得存储在该计算机可。

40、读存储器中的指令产生包括指 令装置的制造品， 该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或 多个方框中指定的功能。 说明书 10/11 页 13 CN 111817365 A 13 0181 这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上， 使得在计 算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理， 从而在计算机或 其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一 个方框或多个方框中指定的功能的步骤。 0182 最后应该说明的是： 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制， 尽 管参照上述实施例对本发明进行了。

41、详细的说明， 所属领域的普通技术人员应当理解依然可 以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换， 而未脱离本发明精神和范围的任何修 改或者等同替， 其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。 说明书 11/11 页 14 CN 111817365 A 14 图1 说明书附图 1/8 页 15 CN 111817365 A 15 图2 说明书附图 2/8 页 16 CN 111817365 A 16 图3 图4 图5 说明书附图 3/8 页 17 CN 111817365 A 17 图6 图7 说明书附图 4/8 页 18 CN 111817365 A 18 图8 说明书附图 5/8 页 19 CN 111817365 A 19 图9 说明书附图 6/8 页 20 CN 111817365 A 20 图10 说明书附图 7/8 页 21 CN 111817365 A 21 图11 说明书附图 8/8 页 22 CN 111817365 A 22 。