CN108155657B - 储能变流器及其主电路拓扑结构以及均衡控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及储能变流器及其主电路拓扑结构以及均衡控制方法，储能变流器主电路拓扑结构中的各开关模块与各储能电池模块一一对应，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，该串联线路连接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。根据储能电池模块的电压与电压平均值的差异判断是否进行充电均衡控制策略或者放电均衡控制策略。通过对储能电池模块的串联级联，结合储能电池模块自身的均衡需求，共同实现电池组的均衡控制，提高了储能电池模块的利用率，延长了使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及储能变流器及其主电路拓扑结构以及均衡控制方法。
背景技术
储能变流器：与储能电池组配套，连接于电池组与电网之间，把电网电能存入电池组或将电池组能量回馈到电网的装置，主要由双向功率变流器及其控制系统组成。
储能技术是近年来国外储能系统在电力系统中的应用和研究的热点之一，许多发达国家都十分重视储能技术的研究。储能技术可以解决新能源发电、电动汽车充电的随机性、波动性问题，可以实现新能源发电的平滑输出，有效调节新能源发电和电动汽车充电引起的电网电压、频率及相位的变化，使大规模风电及太阳能发电方便可靠地并入常规电网；可以实现智能电网的削峰填谷以及区域能量管理，节约电网建设及后备容量投资，节能减排。
储能变流器作为一个连接储能电池与电网的转换装置，经过多年的工程实践，其并入电网所需的功能已十分完善。但与储能电池对接却并不智能，储能变流器对储能电池的电压等级有严格的范围约束，一旦储能电池出现馈电，再次使用将十分困难。且储能变流器在充放电过程中，无法全面的顾及储能电池自身的均衡性，对储能电池的均衡带来不利因素。那么如何高效可靠的实现对储能电池的利用就变得十分重要。
授权公告号为CN103219899B的中国专利文件公开了一种混合型储能变流装置及其运行控制方法，储能变流装置的主电路采用AC/DC和DC/DC的两级变换拓扑结构，在电池充放电的策略上通常有以下措施：1)采用恒功率、恒流控制、恒压控制等控制策略对不同的储能电池进行不同模式的充电方式；2)通过对BMS传递的最大允许充放电功率以及最大允许充放电电流来对电池的充放电进行保护性充放电逻辑。
然而，两级变换的能量转换效率较低，多采用一级变换的主电路拓扑。一级变换拓扑由于受交流电压的限制，对直流侧电池电压的范围进行了严格的限制。
因此，现有的拓扑结构的缺点有：1)储能变流器只针对电池端口电压进行控制，无法对电池组内部的电压不平衡进行合理的控制，长时间运行会加剧电池组内部的不平衡性；2)两级变换电路拓扑虽然能实现电池电压范围的宽松性，但能量转换效率却相对较低，而一级变换电路拓扑则在电池电压范围上很难突破。
发明内容
本发明的目的是提供一种储能变流器，用以解决现有的储能变流器拓扑结构无法对电池组内部的电压不平衡进行合理的均衡控制的问题。本发明同时提供一种储能变流器主电路拓扑结构以及一种储能变流器均衡控制方法。
为实现上述目的，本发明包括以下技术方案。
变流器方案一：本方案提供一种储能变流器，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，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。
本方案提供的储能变流器中，各储能电池模块对应有开关模块，储能变流器在正常工作时，各开关模块中的第一控制开关处于导通状态，第二控制开关处于关断状态，各储能电池模块通过各第一控制开关串联设置；当某一个储能电池模块不满足正常运行的条件时，即当整个电池组内部的电压不平衡时，控制该储能电池模块对应的第一控制开关关断，且第二控制开关导通，那么，该储能电池模块处于开路状态，对于整个电池组而言，该储能电池模块被旁路掉，就无法对该储能电池模块进行充电，或者该储能电池模块就无法向外放电，实现电池组的均衡控制。比如：当该储能电池模块的电压较高，且电池组处于充电状态时，控制该储能电池模块对应的第一控制开关关断，第二控制开关导通，该储能电池模块无法进行充电，由于其他的储能电池模块正常充电，那么，该储能电池模块的电压与其他储能电池模块的电压之间的差值变得越来越小，实现整个电池组的均衡控制，同理，当该储能电池模块的电压较低，且电池组处于放电状态时，控制该储能电池模块对应的第一控制开关关断，第二控制开关导通，该储能电池模块无法进行放电，由于其他的储能电池模块正常放电，那么，该储能电池模块的电压与其他储能电池模块的电压之间的差值变得越来越小，实现整个电池组的均衡控制。因此，通过对储能电池模块的串联级联，结合储能电池模块自身的均衡需求，共同实现电池组的均衡控制，同时实现了储能变流器对储能电池模块的在线均衡能力，提高了储能电池模块的利用率，延长了电池组的使用寿命；提高了电池组的可维护性，实现了无需拆卸电池箱即可完成电池组维护的便利。另外，针对储能变流器对电池内部均流的不可控性进行弥补，通过该电路拓扑使电池的均流控制不再只是电池内部的小范围均流，而是实现了整个电池组的均流控制；并且，通过对电路拓扑的控制，可在一级变换结构的基础上，组合实现两级变换结构的功能，实现低电压范围的降容降效率运行，提高了储能变流器对电池电压范围的适应能力。
变流器方案二：在变流器方案一的基础上，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。
变流器方案三：在变流器方案一或二的基础上，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。
变流器方案四：在变流器方案一或二的基础上，各开关模块的第一控制开关和第二控制开关均为IGBT。
主电路拓扑结构方案一：本方案提供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，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。
主电路拓扑结构方案二：在主电路拓扑结构方案一的基础上，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。
主电路拓扑结构方案三：在主电路拓扑结构方案一或二的基础上，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。
主电路拓扑结构方案四：在主电路拓扑结构方案一或二的基础上，各开关模块的第一控制开关和第二控制开关均为IGBT。
方法方案一：本方案提供一种专用于变流器方案一所述储能变流器的储能变流器均衡控制方法，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。
方法方案二：在方法方案一的基础上，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。
方法方案三：在方法方案一的基础上，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。
方法方案四：在方法方案一的基础上，当电池组出现馈电时，控制各开关模块的第一控制开关导通，控制各开关模块的第二控制开关关断，所述串联线路上的第一开关模块的第一控制开关和最后一个开关模块的第二控制开关构成电池组的斩波电路，通过控制该斩波电路的占空比实现对馈电的电池组进行充电，以恢复电压。
方法方案五：在方法方案三的基础上，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。
方法方案六：在方法方案二或五的基础上，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。
附图说明
图1是储能变流器第一种拓扑结构图；
图2是储能变流器第二种拓扑结构图；
图3是储能变流器均衡控制方法流程图；
图4是储能变流器调试模式的均衡控制流程图。
具体实施方式
储能变流器实施例
本实施例提供一种储能变流器，包括储能电池组和主电路拓扑结构。其中，储能电池组包括至少两个储能电池模块，具体的个数根据实际需要进行设定，对于任意一个储能电池模块，该储能电池模块可以为一个单体电池，也可以为由至少两个单体电池构成的电池簇。由于电池组以及储能电池模块的结构属于常规技术，本实施例就不再对这一部分进行具体说明。
主电路拓扑结构包括AC/DC变换模块，AC/DC变换模块的交流侧用于连接交流电网，本实施例中，图1和图2给出了两种AC/DC变换模块的电路结构，其中，图1中的AC/DC变换模块为两电平AC/DC变换电路，即为常规的全桥电路，图2中的AC/DC变换模块为三电平AC/DC变换电路。其中，图2中，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，各功率器件均以IGBT为例进行说明。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，电容支路设置在该三电平AC/DC变换电路的直流侧，电容支路由第一电容模块和第二电容模块串联构成，本实施例中，各电容模块均为一个电容器，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。
主电路拓扑结构还包括至少两个开关模块，开关模块的个数与储能电池模块的个数相同，且各开关模块与各储能电池模块一一对应。对于任意一个开关模块，开关模块包括两个控制开关，分别是第一控制开关和第二控制开关，本实施例中，各控制开关均以IGBT为例。设定第n个储能电池模块为Batn，该储能电池模块对应的开关模块为开关模块n，该开关模块中的第一控制开关为Gn1，第二控制开关为Gn2，那么，如图1或2所示，储能电池模块Bat1对应控制开关G11和G12，储能电池模块Bat2对应控制开关G21和G22，……，储能电池模块Batn对应控制开关Gn1和Gn2。控制开关G12、G22、……和Gn2串联设置，构成一条串联线路，该串联线路连接在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，即储能电池模块Bat1与控制开关G12并联设置，储能电池模块Bat2与控制开关G22并联设置，……，储能电池模块Batn与控制开关Gn2并联设置，并且，各第一控制开关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，进一步地，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，如图1或2所示，控制开关G11设置在储能电池模块Bat1的正极与控制开关G12之间的连接线路上，控制开关G21设置在储能电池模块Bat2的正极与控制开关G22之间的连接线路上，……，控制开关Gn1设置在储能电池模块Batn的正极与控制开关Gn2之间的连接线路上。
因此，如图1或图2所示，各储能电池模块通过对应的开关模块级联设置，各储能电池模块通过这种连接方式构成整组电池组。通过对每个储能电池模块的电压检测，以及各IGBT开关的控制策略，实现充放电过程中的电池组的动态均流控制，即均衡控制。储能变流器的正常运行时，各第一控制开关处于导通状态，各第二控制开关处于关断状态。
在进行充电过程的均衡控制或者放电过程的均衡控制之前需要通过相应的电压检测设备检测各储能电池模块的电压，并计算电压平均值。
均衡控制的整体实现过程包括如下：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。
基于上述均衡控制的基本技术方案，以下给出一种具体的实施方式。
首先，如图3所示，确定储能变流器处于并网工作模式，通过AD采样(采样通道数充足的情况下)或CAN通讯方式，将各储能电池模块的电池端电压采集至控制装置中，并计算其平均电压值。其次，确定储能变流器处于运行状态，并判断其具体处于待机状态、充电状态、放电状态中的某一种，记录下工作状态，将储能电池模块的电池端电压与计算的平均电压进行比较。
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，为了便于说明，该某一个储能电池模块以储能电池模块Batn为例，当然，该储能电池模块并非一定是储能电池模块Batn，而是满足上述判据的任意一个储能电池模块。那么，当储能电池模块Batn的电压大于电压平均值时，计算储能电池模块Batn的电压与电压平均值的误差值，进一步地，该误差值为差值，那么，计算出的差值就为正值，如果该差值大于第一设定误差值，表示储能电池模块Batn的电压超出电压平均值很多，那么，就需要对电池组进行均衡。接着，如果储能变流器工作在充电状态，则进行充电均衡控制策略，为：控制断开控制开关Gn1，闭合控制开关Gn2，基于IGBT的开关特性，需要先控制断开控制开关Gn1，此时电流流过控制开关Gn1的反向二极管续流，待控制开关Gn1完全断开后，控制导通控制开关Gn2，让储能电池模块Batn处于开路状态，无法对储能电池模块Batn进行充电。进一步地，在上述得到储能变流器工作在充电状态时，先将储能变流器的充电功率减小到0，然后按照上述控制过程控制断开控制开关Gn1，闭合控制开关Gn2，最后将充电功率恢复至相应的数值，比如指令功率值。其中，充电功率可以按照变斜率的变化方式减小，也可以按照固定斜率的变化方式减小。
另外，如果判断得到储能变流器没有工作在充电状态，那么，不进行上述充电均衡控制策略。
在进行上述充电均衡控制策略的过程中，停止对储能电池模块Batn进行充电，而其他的储能电池模块正常充电，那么，储能电池模块Batn的电压与电压平均值之间的误差越来越小，直到储能电池模块Batn的电压与电压平均值的差值小于第三设定误差值，表示储能电池模块Batn的电压与电压平均值之间的差距并不是很大了，那么，控制断开控制开关Gn2，闭合控制开关Gn1，恢复正常运行状态，退出充电均衡控制策略。与上述同理，基于IGBT的开关特性，需要先控制断开控制开关Gn2，此时储能电池模块Batn通过控制开关Gn1的反向二极管充电，待控制开关Gn2完全断开后，控制导通控制开关Gn1。进一步地，退出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，然后按照上述控制过程控制断开控制开关Gn2，闭合控制开关Gn1，最后将充电功率恢复至相应的数值，比如指令功率值。其中，充电功率可以按照变斜率的变化方式减小，也可以按照固定斜率的变化方式减小。
当然，上述中，第一设定误差值大于第三设定误差值，这两个设定值的具体数值根据实际情况进行设定。
当储能电池模块Batn的电压小于电压平均值时，计算储能电池模块Batn的电压与电压平均值的差值，那么，计算出的差值就为负值，如果该差值的绝对值大于第二设定误差值(即该差值小于一个负的设定值)，表示储能电池模块Batn的电压低于电压平均值很多，那么，就需要对电池组进行均衡。接着，如果储能变流器工作在放电状态，则进行放电均衡控制策略，为：控制断开控制开关Gn1，闭合控制开关Gn2，基于IGBT的开关特性，需要先控制断开控制开关Gn1，此时电流流过控制开关Gn1的反向二极管续流，待控制开关Gn1完全断开后，控制导通控制开关Gn2，让储能电池模块Batn处于开路状态，储能电池模块Batn无法放电。进一步地，在上述得到储能变流器工作在放电状态时，先将储能变流器的放电功率减小到0，然后按照上述控制过程控制断开控制开关Gn1，闭合控制开关Gn2，最后将放电功率恢复至相应的数值，比如指令功率值。其中，放电功率可以按照变斜率的变化方式减小，也可以按照固定斜率的变化方式减小。
另外，如果判断得到储能变流器没有工作在放电状态，那么，不进行上述放电均衡控制策略。
在进行上述放电均衡控制策略的过程中，储能电池模块Batn停止放电，而其他的储能电池模块正常放电，那么，储能电池模块Batn的电压与电压平均值之间的误差越来越小，直到储能电池模块Batn的电压与电压平均值的差值的绝对值小于第四设定误差值，表示储能电池模块Batn的电压与电压平均值之间的差距并不是很大了，那么，控制断开控制开关Gn2，闭合控制开关Gn1，恢复正常运行状态，退出放电均衡控制策略。与上述同理，基于IGBT的开关特性，需要先控制断开控制开关Gn2，此时储能电池模块Batn通过控制开关Gn1的反向二极管充电，待控制开关Gn2完全断开后，控制导通控制开关Gn1。进一步地，退出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，然后按照上述控制过程控制断开控制开关Gn2，闭合控制开关Gn1，最后将放电功率恢复至相应的数值，比如指令功率值。其中，放电功率可以按照变斜率的变化方式减小，也可以按照固定斜率的变化方式减小。
当然，上述中，第二设定误差值大于第四设定误差值，这两个设定值的具体数值根据实际情况进行设定。
不管是充电均衡控制还是放电均衡控制，为保证均流效率，均流时的电流不宜过大，若指定功率大于0.3C，则将充电功率或者放电功率限制在0.3C以下。而且，由于2个控制开关同时导通时会造成储能电池模块正负短路，因此，这两个控制开关的开通和关断设计了死区，避免同时导通的情况出现。
另外，在电池组出现馈电时，可通过级联方式组成一个直流斩波电路，对低电压进行升压，从而实现对馈电电池组的充电功能。其工作原理为：控制导通控制开关G11、G21、……和Gn1，断开控制开关G12、G22、……和Gn2。此时，各储能电池模块均串联进主回路中，而储能电池模块Bat1的控制开关G11与储能电池模块Batn的控制开关Gn2组成了一个以串联总电压为电池组电压的斩波电路，通过控制该斩波电路的占空比来实现对馈电电池组进行恢复性充电。另外，主电路拓扑结构还具有零电压启动能力，解决了电池组因严重馈电无法使用，需借助外加充电机才能重新使用的弊端。
所以，当储能电池模块的电压在允许的范围内时，则通过均衡调节状态判断储能变流器是否处在均衡控制策略下。若处于均衡控制策略下，此时说明均衡调节已经达到预期效果，开始执行退出均衡控制策略的逻辑。即将对应的功率减小到0，然后断开对应的第二控制开关，闭合第一控制开关，之后将功率恢复到指令功率值。若不处于均衡控制策略下，此时说明储能变流器工作在正常状态下，不进行处理。
均衡控制策略应用在储能变流器的并网运行模式中，通过判断每个储能电池模块的电压与平均电压值的差异来进行动态均衡控制，同时还设计了调试模式，以满足针对性的均衡能力。如图4所示，调试模式主要是针对特定的储能电池模块的电压不均衡进行单独的充电或放电隔离，与上文中的储能变流器运行过程中的均衡控制策略相比，其目的性更强。但该调试模式不属于正常运行的控制模式，属于调试初期使用的控制方法。
以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。
储能变流器主电路拓扑结构实施例
本实施例提供一种储能变流器主电路拓扑结构，由于该拓扑结构在上述储能变流器实施例中已给出了详细地描述，本实施例就不再具体说明。
Claims (13)
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。
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