储能变流器及其主电路拓扑结构以及均衡控制方法

1.一种储能变流器，包括储能电池组和主电路拓扑结构，所述储能电池组包括至少两个储能电池模块，所述主电路拓扑结构包括AC/DC变换模块，所述AC/DC变换模块的交流侧用于连接交流电网，其特征在于，所述主电路拓扑结构还包括至少两个开关模块，各开关模块与各储能电池模块一一对应，所述开关模块包括第一控制开关和第二控制开关，各开关模块的第二控制开关串联设置以构成一条串联线路，所述串联线路连接所述AC/DC变换模块的直流侧，各储能电池模块与对应的第二控制开关并联连接，各储能电池模块与对应的第二控制开关之间的连接线路上串设有对应的第一控制开关；所述AC/DC变换模块包括AC/DC变换电路，AC/DC变换电路的直流侧与所述各开关模块之间不包括斩波电路；所述主电路拓扑结构同时具备对储能电池组的均衡能力以及恢复性充电能力，所述恢复性充电能力的实现原理为：控制各开关模块中第一控制开关和第二控制开关的占空比，实现对储能电池组的恢复性充电；所述均衡能力的实现过程包括以下步骤：(1)检测各储能电池模块的电压，并计算电压平均值；(2)当某一个储能电池模块的电压大于电压平均值，且该储能电池模块的电压与电压平均值的误差值大于第一设定误差值时，判断储能变流器是否工作在充电状态，若储能变流器工作在充电状态，则进行充电均衡控制策略，为：断开该储能电池模块对应的第一控制开关，闭合对应的第二控制开关，旁路掉该储能电池模块，不对该储能电池模块进行充电；当某一个储能电池模块的电压小于电压平均值，且该储能电池模块的电压与电压平均值的误差值的绝对值大于第二设定误差值时，判断储能变流器是否工作在放电状态，若储能变流器工作在放电状态，则进行放电均衡控制策略，为：断开该储能电池模块对应的第一控制开关，闭合对应的第二控制开关，旁路掉该储能电池模块，该储能电池模块不进行放电。 2.根据权利要求1所述的储能变流器，其特征在于，各第一控制开关设置在对应的储能电池模块的正极与对应的第二控制开关之间的连接线路上。 3.根据权利要求1或2所述的储能变流器，其特征在于，所述AC/DC变换模块为三电平AC/DC变换电路，所述AC/DC变换模块包括三条桥臂和一条电容支路，各条桥臂上串设有第一功率模块和第二功率模块，第一功率模块和第二功率模块均由两个功率器件串联构成，各条桥臂上的第一功率模块和第二功率模块之间的连接点用于连接交流电网，所述电容支路设置在所述AC/DC变换模块的直流侧，所述电容支路由第一电容模块和第二电容模块串联构成，所述第一电容模块和第二电容模块之间的连接点分别通过二极管连接各条桥臂上的第一功率模块中的两个功率器件的连接点和第二功率模块中的两个功率器件的连接点。 4.根据权利要求1或2所述的储能变流器，其特征在于，各开关模块的第一控制开关和第二控制开关均为IGBT。 5.一种储能变流器主电路拓扑结构，包括AC/DC变换模块，所述AC/DC变换模块的交流侧用于连接交流电网，其特征在于，所述主电路拓扑结构还包括至少两个开关模块，各开关模块与各储能电池模块一一对应，所述开关模块包括第一控制开关和第二控制开关，各开关模块的第二控制开关串联设置以构成一条串联线路，所述串联线路连接所述AC/DC变换模块的直流侧，各第二控制开关用于与对应的储能电池模块并联连接，各第一控制开关用于串设在对应的储能电池模块与对应的第二控制开关之间的连接线路上；所述AC/DC变换模块包括AC/DC变换电路，AC/DC变换电路的直流侧与所述各开关模块之间不包括斩波电路；所述主电路拓扑结构同时具备对储能电池组的均衡能力以及恢复性充电能力，所述恢复性充电能力的实现原理为：控制各开关模块中第一控制开关和第二控制开关的占空比，实现对储能电池组的恢复性充电；所述均衡能力的实现过程包括以下步骤：(1)检测各储能电池模块的电压，并计算电压平均值；(2)当某一个储能电池模块的电压大于电压平均值，且该储能电池模块的电压与电压平均值的误差值大于第一设定误差值时，判断储能变流器是否工作在充电状态，若储能变流器工作在充电状态，则进行充电均衡控制策略，为：断开该储能电池模块对应的第一控制开关，闭合对应的第二控制开关，旁路掉该储能电池模块，不对该储能电池模块进行充电；当某一个储能电池模块的电压小于电压平均值，且该储能电池模块的电压与电压平均值的误差值的绝对值大于第二设定误差值时，判断储能变流器是否工作在放电状态，若储能变流器工作在放电状态，则进行放电均衡控制策略，为：断开该储能电池模块对应的第一控制开关，闭合对应的第二控制开关，旁路掉该储能电池模块，该储能电池模块不进行放电。 6.根据权利要求5所述的储能变流器主电路拓扑结构，其特征在于，各第一控制开关设置在对应的储能电池模块的正极与对应的第二控制开关之间的连接线路上。 7.根据权利要求5或6所述的储能变流器主电路拓扑结构，其特征在于，所述AC/DC变换模块为三电平AC/DC变换电路，所述AC/DC变换模块包括三条桥臂和一条电容支路，各条桥臂上串设有第一功率模块和第二功率模块，第一功率模块和第二功率模块均由两个功率器件串联构成，各条桥臂上的第一功率模块和第二功率模块之间的连接点用于连接交流电网，所述电容支路设置在所述AC/DC变换模块的直流侧，所述电容支路由第一电容模块和第二电容模块串联构成，所述第一电容模块和第二电容模块之间的连接点分别通过二极管连接各条桥臂上的第一功率模块中的两个功率器件的连接点和第二功率模块中的两个功率器件的连接点。 8.根据权利要求5或6所述的储能变流器主电路拓扑结构，其特征在于，各开关模块的第一控制开关和第二控制开关均为IGBT。 9.一种储能变流器均衡控制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)检测各储能电池模块的电压，并计算电压平均值；(2)当某一个储能电池模块的电压大于电压平均值，且该储能电池模块的电压与电压平均值的误差值大于第一设定误差值时，判断储能变流器是否工作在充电状态，若储能变流器工作在充电状态，则进行充电均衡控制策略，为：断开该储能电池模块对应的第一控制开关，闭合对应的第二控制开关，旁路掉该储能电池模块，不对该储能电池模块进行充电；当某一个储能电池模块的电压小于电压平均值，且该储能电池模块的电压与电压平均值的误差值的绝对值大于第二设定误差值时，判断储能变流器是否工作在放电状态，若储能变流器工作在放电状态，则进行放电均衡控制策略，为：断开该储能电池模块对应的第一控制开关，闭合对应的第二控制开关，旁路掉该储能电池模块，该储能电池模块不进行放电；所述储能变流器包括储能电池组和主电路拓扑结构，所述储能电池组包括至少两个储能电池模块，所述主电路拓扑结构包括AC/DC变换模块，所述AC/DC变换模块的交流侧用于连接交流电网，其特征在于，所述主电路拓扑结构还包括至少两个开关模块，各开关模块与各储能电池模块一一对应，所述开关模块包括第一控制开关和第二控制开关，各开关模块的第二控制开关串联设置以构成一条串联线路，所述串联线路连接所述AC/DC变换模块的直流侧，各储能电池模块与对应的第二控制开关并联连接，各储能电池模块与对应的第二控制开关之间的连接线路上串设有对应的第一控制开关；所述AC/DC变换模块包括AC/DC变换电路，AC/DC变换电路的直流侧与所述各开关模块之间不包括斩波电路；所述主电路拓扑结构同时具备对储能电池组的均衡能力以及恢复性充电能力，所述恢复性充电能力的实现原理为：控制各开关模块中第一控制开关和第二控制开关的占空比，实现对储能电池组的恢复性充电。 10.根据权利要求9所述的储能变流器均衡控制方法，其特征在于，所述充电均衡控制策略中，先将储能变流器的充电功率减小到0，然后断开对应储能电池模块的第一控制开关，闭合第二控制开关，接着恢复充电功率；所述放电均衡控制策略中，先将储能变流器的放电功率减小到0，然后断开对应储能电池模块的第一控制开关，闭合第二控制开关，接着恢复放电功率。 11.根据权利要求9所述的储能变流器均衡控制方法，其特征在于，进行所述充电均衡控制策略的过程中，对应的储能电池模块的电压与电压平均值之间的误差越来越小，当该储能电池模块的电压与电压平均值的误差值小于第三设定误差值时，断开该储能电池模块对应的第二控制开关，闭合对应的第一控制开关，以退出所述充电均衡控制策略，使该储能电池模块恢复正常工作状态；所述第一设定误差值大于所述第三设定误差值；进行所述放电均衡控制策略的过程中，对应的储能电池模块的电压与电压平均值之间的误差越来越小，当该储能电池模块的电压与电压平均值的误差值的绝对值小于第四设定误差值时，断开该储能电池模块对应的第二控制开关，闭合对应的第一控制开关，以退出所述放电均衡控制策略，使该储能电池模块恢复正常工作状态；所述第二设定误差值大于所述第四设定误差值。 12.根据权利要求11所述的储能变流器均衡控制方法，其特征在于，在退出所述充电均衡控制策略时，先将储能变流器的充电功率减小到0，然后断开对应储能电池模块的第二控制开关，闭合第一控制开关，接着恢复充电功率；在退出所述放电均衡控制策略时，先将储能变流器的放电功率减小到0，然后断开对应储能电池模块的第二控制开关，闭合第一控制开关，接着恢复放电功率。 13.根据权利要求10或12所述的储能变流器均衡控制方法，其特征在于，当相应的功率减小到0的过程中，功率按照固定的斜率减小到0。