一種t型三電平三相儲能逆變器系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型設及分布式發(fā)電技術領域，尤其設及一種T型=電平=相儲能逆變器 系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 近年來，隨著能源消耗逐年增加，常規(guī)能源日益枯竭，可再生能源發(fā)電（風力發(fā) 電、光伏發(fā)電等）越來越受得人們的關注。儲能逆變器系統(tǒng)作為電網不可缺少部分，需通過 儲能逆變器與電網系統(tǒng)連接，起到平衡和緩沖電網內部能量的作用。因此，如何通過儲能逆 變器實現能量的雙向流動，同時降低應用成本是一項亟待解決的問題。 【實用新型內容】
[0003] 本實用新型提供了一種T型S電平S相儲能逆變器系統(tǒng)，能夠降低系統(tǒng)的成本， 同時實現能量的雙向流動。
[0004] 本實用新型提供了一種T型=電平=相儲能逆變器系統(tǒng)，包括：裡電池組、能量雙 向流動直流-直流變換器、直流-直流變換器控制器、能量雙向流動直流-交流變換器和直 流-交流變換器控制器；其中： 陽0化]所述裡電池組與所述能量雙向流動直流-直流變換器相連；
[0006] 所述直流-直流變換器與所述能量雙向流動直流-交流變換器相連； 陽007] 所述能量雙向流動直流-交流變換器與電網相連；
[0008] 所述直流-直流變換器控制器與所述能量雙向流動直流-直流變換器相連；
[0009] 所述直流-交流變換器控制器與所述能量雙向流動直流-交流變換器相連。
[0010] 優(yōu)選地，所述能量雙向流動直流-直流變換器包括：高頻低壓MOS陽T開關管S1、 高頻低壓MOSFET開關管S2、高頻低壓MOSFET開關管S3、高頻低壓MOSFET開關管S4、高頻 升壓變壓器Tl、濾波電感LU高壓IGBT開關管SdU高壓IGBT開關管Sd2、高壓IGBT開關 管Sd3、高壓IGBT開關管Sd4、直流母線電壓電容C2和直流母線電壓電容C4 ;其中： W11] 所述高頻低壓MOS陽T開關管Sl、高頻低壓MOS陽T開關管S2、高頻低壓MOS陽T開 關管S3、高頻低壓MOSFET開關管S4構成H4橋；
[0012] 所述高壓IGBT開關管SdU高壓IGBT開關管Sd2、高壓IGBT開關管Sd3和高壓 IGBT開關管Sd4構成T型S電平作為能量雙向流動直流-直流變換器中變換壓副邊的一個 橋臂，另一個橋臂為母線電壓電容C2和直流母線電壓電容C4中性點。
[0013] 優(yōu)選地，所述能量雙向流動直流-交流變換器包括：T型=電平=相=橋臂逆變 器、濾波電感L2和濾波電容C3 ;其中：
[0014] 所述T型S電平S相S橋臂逆變器由S個橋臂構成，第一個橋臂由功率高壓IGBT 開關管Sal、功率高壓IGBT開關管Sa2、功率高壓IGBT開關管Sa3和功率高壓IGBT開關 管Sa4構成，第二個橋臂由功率高壓IGBT開關管SbU功率高壓IGBT開關管Sb2、功率高壓 IGBT開關管訊3和功率高壓IGBT開關管訊4構成，第S個橋臂由功率高壓IGBT開關管Scl 和功率高壓IGBT開關管Sc4構成。
[0015] 優(yōu)選地，所述功率高壓IGBT開關管Sal的驅動信號和功率高壓IGBT開關管SaS 的驅動信號互補，同時設置2US死區(qū)時間，功率高壓IGBT開關管Sa2的驅動信號和功率高 壓IGBT開關管Sa4的驅動信號互補，同時設置2US死區(qū)時間；功率高壓IGBT開關管Sbl的 驅動信號和功率高壓IGBT開關管訊3的驅動信號互補，同時設置2US死區(qū)時間，功率高壓 IGBT開關管訊2的驅動信號和功率高壓IGBT開關管訊4的驅動信號互補，同時設置2US死 區(qū)時間；功率高壓IGBT開關管Scl的驅動信號和功率高壓IGBT開關管Sc4的驅動信號互 補，同時設置2us死區(qū)時間。
[0016] 優(yōu)選地，所述直流-交流變換器控制器包括：有限開關狀態(tài)預測模型和比例積分 控制器。
[0017] 優(yōu)選地，所述有限開關狀態(tài)預測模型的目標函數為：
[0019]其中，i?；?、ip化）為S電平逆變器輸出電流在a 0靜止坐標系下a、0分量， 入V是目標函數的權重系數，Vp化+1)為直流正母線電壓，Vw(k+1)為直流負母線電壓，C化） 為靜止坐標系下a軸給定電流，z;(A)為靜止坐標系下0軸給定電流。
[0020] 優(yōu)選地，所述直流-直流變換器控制器包括PI控制器。
[0021] 由上述方案可知，本實用新型提供的一種T型=電平=相儲能逆變器系統(tǒng)，通過 直流-直流變換器控制器對能量雙向流動直流-直流變換器的控制，W及通過直流-交流 變換器控制器對能量雙向流動直流-交流變換器的控制，能夠實現能量的雙向流動，同時 降低系統(tǒng)的成本。
【附圖說明】
[0022] 為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例 或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅 是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提 下，還可W根據運些附圖獲得其他的附圖。
[0023] 圖1為本實用新型實施例公開的一種T型S電平S相儲能逆變器系統(tǒng)的結構示意 圖；
[0024] 圖2為本實用新型實施例公開的一種T型S電平S相儲能逆變器系統(tǒng)的拓撲電路 圖；
[00巧]圖3為本實用新型實施例公開的T型S電平S相儲能逆變器的電壓矢量圖； [00%] 圖4為本實用新型實施例公開的一種能量雙向流動直流-交流變換器的有限開關 狀態(tài)模型預測控制策略圖；
[0027]圖5為本實用新型實施例公開的一種能量雙向流動直流-直流變換器控制策略 圖。
【具體實施方式】
[0028] 下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的 實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下 所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0029] 如圖1所示，為本實用新型實施例公開的一種T型立電平立相儲能逆變器系統(tǒng)，包 括：裡電池組11、能量雙向流動直流-直流變換器12、直流-直流變換器控制器13、能量雙 向流動直流-交流變換器14和直流-交流變換器控制器15 ;其中：
[0030] 裡電池組11與能量雙向流動直流-直流變換器12相連；
[0031] 直流-直流變換器12與能量雙向流動直流-交流變換器14相連；
[0032] 能量雙向流動直流-交流變換器14與電網10相連；
[0033] 直流-直流變換器控制器13與能量雙向流動直流-直流變換器12相連；
[0034] 直流-交流變換器控制器15與能量雙向流動直流-交流變換器14相連。
[0035] 具體的，如圖2所示，能量雙向流動直流-直流變換器包括：高頻低壓MOS陽T開關 管Sl、高頻低壓MOSFET開關管S2、高頻低壓MOSFET開關管S3、高頻低壓MOSFET開關管S4、 高頻升壓變壓器Tl、濾波電感11、高壓IGBT開關管SdU高壓IGBT開關管Sd2、高壓IGBT 開關管Sd3、高壓IGBT開關管Sd4、直流母線電壓電容C2和直流母線電壓電容C4 ;其中：
[0036]高頻低壓MOS陽T開關管Sl、高頻低壓MOS陽T開關管S2、高頻低壓MOS陽T開關管 S3、高頻低壓MOSFET開關管S4構成H4橋；
[0037]高壓IGBT開關管Sdl、高壓IGBT開關管Sd2、高壓IGBT開關管Sd3和高壓IGBT開 關管Sd4構成T型=電平作為能量雙向流動直流-直流變換器中變換壓副邊的一個橋臂， 另一個橋臂為母線電壓電容C2和直流母線電壓電容C4中性點。 陽03引能量雙向流動直流-交流變換器包括：T型S電平S相S橋臂逆變器、濾波電感L2 和濾波電容C3 ;其中：
[0039]T型S電平S相S橋臂逆變器由S個橋臂構成，第一個橋臂由功率高壓IGBT開關 管Sal、功率高壓IGBT開關管Sa2、功率高壓IGBT開關管Sa3和功率高壓IGBT開關管Sa4 構成，第二個橋臂由功率高壓IGBT開關管SbU功率高壓IGBT開關管Sb2、功率高壓IGBT 開關管訊3和功率高壓IGBT開關管訊4構成，第=個橋臂由功率高壓IGBT開關管Scl和 功率高壓IGBT開關管Sc4構成。傳統(tǒng)T型S電平S相逆變器每一個橋臂由4個功率開關 管構成，總共由12個功率開關管構成。而所實用新型低成本T型=電平=相=橋臂逆變器 只有10個功率開關管，功率開關管減少了 1/6,降低了成本。
[0040] 具體的，在本實用新型中功率高壓IGBT開關管Sal的驅動信號和功率高壓IGBT 開關管Sa3的驅動信號互補，同時設置化S死區(qū)時間，功率高壓IGBT開關管Sa2的驅動信號 和功率高壓IGBT開關管Sa4的驅動信號互補，同時設置2US死區(qū)時間；功率高壓IGBT開關 管訊1的驅動信號和功率高壓IGBT開關管訊3的驅動信號互補，同時設置2US死區(qū)時間， 功率高壓IGBT開關管訊2的驅動信號和功率高壓IGBT開關管訊4的驅動信號互補，同時 設置2US死區(qū)時間；功率高壓IGBT開關管Scl的驅動信號和功率高壓IGBT開關管Sc4的 驅動信號互補，同時設置2US死區(qū)時間。
[0041] 具體的，在低成本T型S電平S相儲能逆變系統(tǒng)中直流-交流逆變電路中，每相橋 臂有=種輸出狀態(tài)："P"狀態(tài)、"0"狀態(tài)和"N"狀態(tài)。W=電平=相逆變器中性點電壓O為 參考電壓，則逆變器輸出相電壓分別為Vdy2、O和-Vd^2。為了方便建模，假設所有開關元器件都是理想器件，忽略死區(qū)時間，逆變器輸出端通過濾波電感L2與電網相連，=相電網的 中性點為n，則低成本T型=電平=相儲能逆變可W等效為相應的開關模型。假定變量S。， Sb, 5。{1，0, 代表每一相的開關狀態(tài)，其中"1"代表輸出與母線電壓正極P點相連，"0" 代表輸出與母線電壓中性點0點相連，"-1"代表輸出與母線電壓負極N點相連。低成本T型=電平=相儲能逆變系統(tǒng)中直流-交流逆變器輸出的開關狀態(tài)可W表示為： 陽042] Sj=[SaSbSJT (1)
[0043] 其中j=0，...，17。
[0044] 則直流-交流逆變器輸出電壓在靜止a0坐標系下電壓表示為：
(2)
[0046] 其中T3/2為=相靜止坐標到二相靜止坐標系變換矩陣，可表示為：
(3) W48] 圖2中，e。、Gb、卸分別為立相電網相電壓；i。、ib、i。分別為S相并網逆變器輸出相 電流；11。、咕、11。分別為；相并網逆變器輸出相電壓似、〔4分別為直流母線電容；￥。、￥仇別 為