一种储能系统的高效脉宽调制方法与流程

本发明涉及脉宽调制技术领域，具体为一种储能系统的高效脉宽调制方法。

背景技术：

目前，新能源产业在快速发展，为了合理利用能源并提高能量的利用率，往往会配备储能系统，对于储能系统而言，不论是进行充电储能工作或是放电工作时，全部充放电电流都要流过各自的开关器件，从而造成开关器件电流应力大，导通损耗大等功率损耗，使得系统整体工作效率降低。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供了一种储能系统的高效脉宽调制方法，其可有效降低功率损耗，提升系统整体工作效率。

为实现上述目的，本发明的技术方案是这样的：

一种储能系统的高效脉宽调制方法，其用于所述储能系统的脉宽调制，所述储能系统包括依次连接的拓扑电路模块、adc中断采样处理模块、中断环路控制模块、中断调制控制模块，所述拓扑电路模块包括若干开关器件，所述开关器件与所述中断调制控制模块相连接；

其中，所述adc中断采样处理模块，用于对所述拓扑电路模块进行实时电压电流采样；

所述中断环路控制模块，用于接收所述adc中断采样处理模块的采样数据并进行处理后，将实时指令发送至所述中断调制控制模块；

所述中断调制控制模块，用于控制所述开关器件的通断，以实现脉宽调制spwm控制；

其特征在于：脉宽调制方法包括以下步骤：

s1、上电后，所述储能系统启动所述adc中断采样处理模块采样市电，通过对市电电压的锁相，实现对所述储能系统的控制；

s2、所述adc中断采样处理模块对交流瞬时电压实时判断是否小于设定值，若是，所述adc中断采样处理模块将采样数据发送给所述中断环路控制模块进行数据处理，发送响应指令至所述中断调制控制模块，判断选择电流续流回路的流通路径走所述开关器件本体的脉宽调制方式，若否，通过所述中断调制控制模块控制，切换回电流续流回路的流通路径走所述储能系统中开关器件体二极管的脉宽调制方式。

其进一步特征在于：

所述拓扑电路模块还包括电感l1、l2、直流dc、电容c1、c2、交流电源ac，所述开关器件分为开关管s1、s2、s3、s4、s5、s6；

所述脉宽调制方法具体为：

当所述adc中断采样处理模块采样交流瞬时电压实时值小于设定值时，所述电感l1、l2放电续流阶段：所述中断调制控制模块控制将所述开关管s5的驱动调整为与所述开关管s1和开关管s4高频互补，电流依次经所述电感l1、交流电源ac、电感l2、开关管s6、开关管s5本体；

当所述adc中断采样处理模块采样交流瞬时电压实时值大于设定值时，所述电感l1、l2放电续流阶段：所述中断调制控制模块控制所述开关管s1和开关管s4关断，开关管s5高频导通，电流依次经所述电感l1、交流电源ac、电感l2、开关管s6、开关管s5体二极管。

本发明的有益效果是，储能系统在工作过程中，可将电流流通路径确定在合适的调制方式中，实现了自动调整调制方式，从而达到降低功率损耗，效率最优的目的，且无需投入额外的硬件成本，具有较好的经济使用价值。

附图说明

图1是本发明的流程示意图；

图2是本发明实施例中的电路原理图；

图3是本发明实施例中在交流电源ac正半周期充电储能阶段的电流流通路径的电路原理图；

图4是本发明实施例中在交流电源ac正半周期放电续流阶段的电流流通路径的电路原理图；

图5是本发明实施例中在交流电源ac整个周期的波形示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种储能系统的高效脉宽调制方法，其用于储能系统的脉宽调制，储能系统包括依次连接的拓扑电路模块、adc中断采样处理模块1、中断环路控制模块2、中断调制控制模块3，拓扑电路模块包括若干开关器件，中断调制控制模块3采用现有的spwm控制芯片，中断环路控制模块2包括锁相环pll、pr控制器、调节器pi；

其中，储能系统中的拓扑电路模块、adc中断采样处理模块1、中断环路控制模块2、中断调制控制模块3均为现有电路模块，开关器件通过中断调制控制模块3接于单片机，实现控制通断；

adc中断采样处理模块1，用于对拓扑电路模块进行实时电压电流采样；

中断环路控制模块2，用于接收adc中断采样处理模块1的采样数据并进行处理后，将实时指令发送至中断调制控制模块3；

中断调制控制模块3，用于控制开关器件的通断，以实现脉宽调制spwm控制；

脉宽调制方法包括以下步骤：

s1、上电后，储能系统启动adc中断采样处理模块1采样市电，通过对市电电压的锁相，实现对储能系统的控制；

s2、adc中断采样处理模块1对交流瞬时电压实时判断是否小于设定值，若是，adc中断采样处理模块1将采样数据发送给中断环路控制模块2进行数据处理，发送响应指令至中断调制控制模块3，判断选择电流续流回路的流通路径走开关器件本体的脉宽调制方式，若否，通过中断调制控制模块3控制，切换回电流续流回路的流通路径走储能系统中开关器件体二极管的脉宽调制方式。

为清楚解释，如图2～图5所示，本发明以heric电路拓扑举例说明，同样也可以适用于如h5，t-npc等其他电路拓扑。

以下仅以交流电源ac正半周期阐述，交流电源ac负半周期同理；

以heric电路拓扑举例说明的拓扑电路模块包括电感l1、l2、开关管s1、s2、s3、s4、s5、s6、直流dc、电容c1、c2、交流电源ac。

当交流瞬时电压实时值|uac|小于设定值m，如m＝300v时，中断调制控制模块3控制选择电流续流回路的流通路径走储能系统中开关器件本体的脉宽调制方式，记为方式1；如图3所示，在交流电源ac正半周期中，电感l1、l2充电储能阶段：开关管s1和开关管s4高频开通，开关管s2和开关管s3关断，开关管s5常关，开关管s6常通，则电感l1、l2储能：开关管s1和开关管s4导通，电流依次经直流dc、开关管s1、电感l1、交流电源ac、电感l2、开关管s4，从而完成充电储能工作；

如图4所示，电感l1、l2放电续流阶段：将开关管s5的驱动调整为与开关管s1和开关管s4高频互补，这样在电感l1、l2放电续流期间，电流依次经电感l1、交流电源ac、电感l2、开关管s6、不经开关管s5体二极管而走开关管s5本体，从而完成电感续流放电，此时，开关管s5和开关管s6在各自半波周期内的损耗主要为开关损耗。

当交流瞬时电压实时值|uac|大于设定值m，如m＝300v时，切换回电流续流回路的流通路径走储能系统中开关器件体二极管的脉宽调制方式，记为方式2；如图3所示，在交流电源ac正半周期中，电感l1、l2充电储能阶段：开关管s1和开关管s4高频开通，开关管s2和开关管s3关断，开关管s5常关，开关管s6常通；则电感l1、l2储能：开关管s1和开关管s4导通，电流依次经直流dc、开关管s1、电感l1、交流电源ac、电感l2、开关管s4，从而完成充电储能工作；

如图4所示，电感l1、l2放电续流阶段：开关管s1和开关管s4关断，开关管s5高频导通，电流依次经电感l1、交流电源ac、电感l2、开关管s6、开关管s5体二极管，从而完成电感续流放电；此时，开关管s5和开关管s6在各自半波周期内的损耗为导通压降和流经电流的乘积。

本发明通过在半波周期内同时打出两种调制方式，可以进一步改善效率，具体地，在交流电源ac电压和电流比较低的情况下，电感续流走开关器件体二极管的方式损耗要比直接走开关器件本体开关损耗的方式要高一些，反之在电压电流较高的情况下，走开关器件体二极管的调制方式效率更高一些，发波示意见图5。

综上，本发明的储能系统的高效脉宽调制方法，可实现自动调整调制方式，一旦检测到系统运行情况不再符合该特定条件时，即通过储能系统对交流瞬时电压实时判断是否小于设定值时，储能系统将自动切换脉宽调制方式，且调制方式将随着储能系统检测实时调整以达到效率最优的目的。本发明可应用在对系统效率要求比较高的能源领域，具体光伏逆变器，储能逆变器，逆变交流电源等产品上。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。