CN107769390B - 一种易于扩展的独立电流控制电池储能系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种易于扩展的独立电流控制电池储能系统，包括主功率变换器、电池单元、辅助功率变换器和控制电路；主功率变换器一端与电池单元并联，另一端接入三相电网；辅助功率变换器包括原边集成式高频隔离变压器、原边变换器和副边变换器；原边变换器一端与电池单元连接，另一端与原边集成式高频隔离变压器连接；副边变换器一端与电池单元连接，另一端与原边集成式高频隔离变压器连接；控制电路分别与主功率变换器、辅助功率变换器连接；辅助功率变换器通过软开关技术结合同步控制策略，对电池单元进行闭环独立控制。本发明有效降低了高频条件下的开关损耗以及电磁干扰，提高电池单元的能量利用率。
Description
技术领域
本发明涉及储能系统领域以及电力电子变换器领域，具体涉及一种易于扩展的独立电流控制电池储能系统及其控制方法。
背景技术
随着环境污染、气候变暖以及化石燃料储量的大幅度降低，利用可再生能源发电成为研究热点。新能源发电大规模并网的不稳定性、间歇性、不可预测性将会给电力系统的稳定运行带来新的挑战，而储能是应对这一挑战的最佳技术之一。其中，电池储能以其安装方便快捷、建造周期短、扩容改造方便、容易实现模块化等优势，已经得到了广泛应用。
现有的模块化电池储能系统通常采用全功率独立控制型柔性成组储能系统。其主要有三种拓扑结构：H桥级联型柔性成组储能系统、模块化多电平变流器(MMC，modular-multilevel-converter)电池储能系统和DC-DC级联型柔性成组系统。在这现有的三种全功率独立控制柔性成组系统中，不论模块电池电流差异的大小，电池模块的全部充放电电流都要流过各自的变流器开关器件，造成器件电流应力大，导通损耗大等功率损耗，特别是在系统容量增加到较大基数时，问题更加突出。
发明内容
为解决现有技术所存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种易于扩展的独立电流控制可根据实际并网电压等级的需求扩展的电池储能系统，同时结合软开关技术以及更加高效、安全的同步控制策略，减小变流器的损耗、体积、成本以及重量，以提高电池模块的能量利用率。
本发明的另一目的在于提供一种易于扩展的独立电流控制电池储能系统的控制方法。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
一种易于扩展的独立电流控制的电池储能系统，包括主功率变换器，电池单元，辅助功率变换器和控制电路；所述主功率变换器一端与电池单元并联，另一端接入三相电网；所述电池单元由n组电池模块或n组电池单体串联组成；所述辅助功率变换器包括原边集成式高频隔离变压器，原边变换器和副边变换器；其中原边变换器一端与电池单元连接，另一端与原边集成式高频隔离变压器连接；副边变换器一端与电池单元连接，另一端与原边集成式高频隔离变压器连接；控制电路分别与主功率变换器、辅助功率变换器连接。
所述主功率变换器包括：第一电容器、第一电感器、第二电感器、第三电感器、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管；其中第一电容器与电池单元并联，第一开关管至第六开关管分别反并联一个二极管，所述第一开关管的发射极端连接在第一电感器的第一端，第一开关管的集电极与电池单元的正极连接，所述第二开关管的集电极端连接在第一电感器的第一端，第二开关管的发射极端与电池单元的负极连接，第三开关管的发射极端连接在第二电感器的第一端，第三开关管的集电极端与电池单元的正极连接，第四开关管的集电极端连接在第二电感器的第一端，第四开关管的发射极端与电池单元的负极连接，第五开关管的发射极端连接在第三电感器的第一端，第五开关管的集电极与电池单元的正极连接，第六开关管的集电极端连接在第三电感器的第一端，第六开关管的发射极端与电池单元的负极连接，所述第一电感器、第二电感器和第三电感器的第二端分别接入三相交流电网的Uc、Ub、Ua相。
所述电池单元为串联的N个电池模块和串联的N个电池单体中的一种，N≥2。
所述原边集成式高频隔离变压器包括L个集成原边绕组N个副边绕组，N＝ML，M取值范围为15～20。
所述原边变换器包括L个单元，其中第一个单元包含：第一原电感器、第七开关管、第八开关管、第九开关管、第十开关管；第一原电感器一端连接原边绕组第二端，另一端连接在第九开关管和第十开关管之间；第七开关管至第十开关管分别反并联一个二极管；第七开关管的集电极端连接在电池单元正极，第七开关管发射极连接在集成原边绕组的第一端；所述第八开关管的集电极端连接在集成原边绕组的第一端，第八开关管的发射极端连接在电池单元的负极；第九开关管的集电极端连接在电池单元的正极，第九开关管的发射极端连接在集成原边绕组的第二端；第十开关管的集电极端连接在集成原边绕组的第二端，第十开关管的发射极端连接在电池单元的负极；第二个单元至第L个单元结构依此类推，原边变换器之间串联。
所述副边变换器包括N个独立单元，其中第一个单元包含：第一谐振电感、第一谐振电容、第二电容器、第一附加电感、第一副开关管、第二副开关管、第三副开关管、第四副开关管；其中第二电容器与电池单元并联，第一副开关管至第四副开关管分别反并联一个二极管；第一副开关管的源极端连接在电池单元的正极，第一副开关管的漏极端依次通过第一附加电感的第一端、第一谐振电感、第一谐振电容，连接在副边绕组的第一端；第二副开关管的源极端依次通过第一附加电感的第一端、第一谐振电感、第一谐振电容，连接在副边绕组的第一端，第二副开关管的漏极端连接在电池单元的负极；第三副开关管的源极端连接在电池单元的正极，第三副开关管的漏极端通过第一附加电感的第二端连接在副边绕组的第二端；第四副开关管的源极端通过第一附加电感的第二端连接在副边绕组的第二端，第四副开关管的漏极端连接在电池单元的负极；第二个单元至第N个独立单元结构依此类推。
所述辅助功率变换器采用LLC谐振变换器，不仅在合适的开关频率下可以实现零电压开通(ZVS)和零电流关断(ZCS)，而且具有较高的效率，减低开关器件的导通损耗和电池干扰；同时所述辅助功率变换器通过同步控制策略对所述差值电流进行控制，所述同步控制策略是开关管信号完全相同，且为50％占空比(忽略死去时间)，上下桥臂信号完全互补。
本发明的另一目的采用以下技术方案来实现：
一种易于扩展的独立电流控制的电池储能系统的控制方法，其步骤为：
1)根据谐振频率公式得到副边变换器的谐振频率；
2)各副边变换器的谐振频率相同时，利用软开关技术结合同步控制策略，当开关频率大于或等于谐振频率时，原边变换器开关管实现零电压开通，副边变换器开关管实现零电流关断；在开关频率小于谐振频率时，原、副边变换器开关管均实现零电压开通，副边变换器开关管虽然无法实现零电流关断，但电流会在死区时间内迅速减小至0；
3)合理控制辅助功率变换器的开关频率，利于实现软开关技术对开关管的软开关；
4)根据主功率变换器所需电压，得到所需串联电池单元总数，一个电池单元对应一个副边结构，一个原边结构对应M个副边结构，M为15～20，确定电池储能系统的拓扑结构；
5)根据原边变换器所有串联电压之和与原边变换器等效阻抗，得到各组副边变换器电压对应于原边变换器电压的折算，得出副边变换器的电流与其他副边变换器电压有关，即各个副边变换器之间存在耦合关系；
6)通过对副边变换器进行解耦，得到各电池单元的差异电流也是相互独立的，选择合适电子元件实现控制电池单元的差异电流目的。
优选的，电池单元为电池模块和电池单体中的一种；电池模块为新生产的锂离子电池模块、铅酸电池模块、超级电容器模块或镍氢电池模块等，或者是其他系统中的退运电池，以实现退运电池的梯次利用，充分发挥剩余电池的利用价值，有利于环境保护和资源节约；电池单体为锂离子电池、铅酸电池、超级电容器或镍氢电池中的一种。
优选的，所述主功率变换器通过控制电路矢量控制来控制所述主电流，所述矢量控制包括正弦脉宽调制(SPWM)和空间矢量脉宽调制(SVPWM)中的一种。
优选的，所述辅助功率变换器通过控制电路同步控制策略对所述差值电流进行控制，所述同步控制策略是开关管信号完全相同，且为50％占空比，在此忽略死去时间，上下桥臂信号完全互补。
优选的，所述软开关技术为在辅助功率变换器中采用全桥LLC谐振结构，即开关管之间采用全桥LLC谐振结构，实现对开关器件的软开关，有效的解决了电力开关器件的导通损耗，提高电能利用率；原边功率为所有副边功率之和，副边正负功率抵消后原边功率几乎可以忽略不计。
优选的，所述原边变换器与所述电池单元连接，或所述原边变换器与外部直流电源直接连接。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1、本发明的主功率变换器承担大部分的功率，控制电池单元的主电流，提高整机效率；辅助功率变换器采用原边集成的拓扑结构，减小电池储能系统的控制功率的损耗、成本、体积以及重量；
2、本发明的辅助功率变换器通过控制电池模块充放电电流与主电流之间的差异部分，可以适应多电池组电池单元的不一致性，提高电池能量利用率；
3、在满足一个原边变换器对应多个极限副边变换器的情况下，当需要增加电池单元时，每个电池单元只用在副边变换器添加一个全桥LLC变换器，原边变换器结构保持不变，且不会对原电路造成影响；如果一个电池单元内的电池单元组数超过了一个原边变换器所能承载的极限，仍可以通过增加相同的一个原边变换器对应多个副边变换器的拓扑结构，同时将原边变换器串联以达到相应主功率变换器直流侧的电压等级；
4、本发明还引进软开关技术，在每个副边电路中采用全桥LLC谐振结构，实现开关器件的软开关，有效的解决了电力开关器件的导通损耗，提高电能利用率；原边功率为所有副边功率之和，副边正负功率抵消后原边功率几乎可以忽略不计；
5、本发明可以适用于大功率、大电压等级、对效率、频率、成本及利用率要求较高的储能系统应用场合。
附图说明
图1是本发明所述一种易于扩展的独立电流控制的电池储能系统的结构框图。
图2是本发明所述一种易于扩展的独立电流控制的电池储能系统的电路图。
图3是本发明所述一种易于扩展的独立电流控制的电池储能系统的原边等效电路图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例：
本发明提供的易于扩展的独立电流控制的电池储能系统结构示意图如图1所示，所述电池储能系统包括主功率变换器、电池单元以及辅助功率变换器，通过主功率变换器和辅助功率变换器对电池单元进行独立充放电电流控制。
如图2所示，一种易于扩展的独立电流控制的电池储能系统，包括主功率变换器200，电池单元100，辅助功率变换器300和控制电路；所述主功率变换器200一端与电池单元100并联，另一端接入三相电网；所述电池单元100由n组电池模块或n组电池单体串联组成；所述辅助功率变换器300包括原边集成式高频隔离变压器310，原边变换器320和副边变换器330；其中原边变换器320一端与电池单元100连接，另一端与原边集成式高频隔离变换器310连接；副边变换器330一端与电池单元100连接，另一端与原边集成式高频隔离变换器310连接；控制电路分别与主功率变换器200、辅助功率变换器300连接。
其中，所述电池单元100可以是串联的N个电池模块，也可以是串联的N个电池单体，N≥2，分别命名为第一电池单元Vd1至第N电池单元Vdn；
其中，所述主电流是指所有电池单元电流的相同部分；
其中，所述辅助功率变换器300与多组电池单元100连接，用于对各组电池单元100的充放电电流与主电流的差值进行独立闭环控制，所述充放电电流与主电流的差值优选为主电流的5％-20％，以适应不同电池模块之间存在的差异，使每个电池模块都能工作在最佳状态；电池模块中只有小部分电流通过各电池模块所对应的功率变换器的开关器件，减小器件电流应力和导通损耗、降低成本、实现提高电池模块的能量利用率。
通过主功率变换器200和辅助功率变换器300分别对主电流和差异电流控制，从而实现对电池单元100充放电电流的独立控制，提高电池单元100的能量利用率。
所述主功率变换器200优选为并网逆变器结构，所述主功率变换器200包括：第一电容器210，第一电感器230，第二电感器240，,第三电感器250，第一开关管Q1，第二开关管Q2，第三开关管Q3，第四开关管Q4，第五开关管Q5，第六开关管Q6；所述第一电容器210与所述电池单元100并联，所述第一开关管Q1至第六开关管Q6的每个开关管分别反并联一个二极管220，所述第一开关管Q1的发射极端连接在所述第一电感器230的第一端，所述第一开关管Q1的集电极端连接在所述电池单元100的正极；所述第二开关管Q2的集电极端连接在所述第一电感器230的第一端，所述第二开关管Q2的发射极端连接在所述电池单元100的负极；所述第三开关管Q3的发射极端连接在所述第二电感器240的第一端，所述第三开关管Q3的集电极端连接在所述电池单元100的正极；所述第四开关管Q4的集电极端连接在所述第二电感器240的第一端，所述第四开关管Q4的发射极端连接在所述电池单元100的负极；所述第五开关管Q5的发射极端连接在所述第三电感器250的第一端，所述第五开关管Q5的集电极端连接在所述电池单元100的正极；所述第六开关管Q6的集电极端连接在所述第三电感器250的第一端，所述第六开关管Q6的发射极端连接在所述电池单元100的负极，所述第一电感器230、第二电感器240和第三电感器250的第二端分别接入三相交流电网的Uc、Ub、Ua相。
所述第一开关管Q1至第六开关管Q6可以是绝缘栅双极晶体管(IGBT，InsulatedGate Bipolar Transistor)也可以是金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET，Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)，可根据应用场合的不同电压等级选用合适的开关管，本发明优选绝缘栅双极晶体管(IGBT，Insulated Gate BipolarTransistor)。
所述主功率变换器200通过控制电路用矢量控制对主电流进行控制，所述矢量控制包括正弦脉宽调制(SPWM)和空间矢量脉宽调制(SVPWM)中的一种。
所述辅助功率变换器300包括：原边集成式高频隔离变压器310，原边变换器320和副边变换器330；其中所述原边集成式高频隔离变压器310包括L个集成原边绕组311和N个副边绕组313，根据主功率变换器直流侧电压等级的要求，确定需要的电池模块或电池单体的数量；按照一个原边变换器对应多个副边变换器的结构原则，当电池模块超过一个原边变换器所能承受的最大数量，通过扩展相应个原边变换器来保证满足副边变换器的结构要求，原边变换器采用串联连接组成原边集成结构；所述原边变换器320与所述集成原边绕组311连接，原边变换器之间连接方式为串联；副边变换器330有N个，N≥2，副边绕组313通过副边变换器330通过引入同步控制策略与电池单元100对应连接，利用控制电路实现对各组电池单元100的充放电电流与主电流的差值的独立闭环控制；其中，同步控制策略是开关管信号完全相同，且为50％占空比，在此忽略死去时间，上下桥臂信号完全互补。在电池单元100的主电流基础上，各组电池单元100充放电电流与主电流之间的差异电流有正有负，所以辅助变化器300优选为双向隔离DC-DC变换器。
所述双向隔离DC-DC变换器是双向隔离LLC全桥谐振变换器结构，所述原边变换器320是全桥式变换器结构，包括第一原电感器Lp1，第七开关管Q7，第八开关管Q8，第九开关管Q9，第十开关管Q10，所述第七开关管Q7至第十开关管Q10的每个开关管分别反并联一个二极管220，第一原电感器Lp1一端连接原边绕组Cp1第二端，另一端连接在第九开关管Q9和第十开关管Q10之间；所述第七开关管Q7的集电极端连接在所述电池单元100的正极，所述第七开关管Q7的发射极端连接在所述集成原边绕组311的第一端；所述第八开关管Q8的集电极端连接在所述集成原边绕组311的第一端，所述第八开关管Q8的发射极端连接在所述电池单元100的负极；所述第九开关管Q9的集电极端连接在所述电池单元100的正极，所述第九开关管Q9的发射极端连接在所述集成原边绕组311的第二端；所述第十开关管Q10的集电极端连接在所述集成原边绕组311的第二端，所述第十开关管Q10的发射极端连接在电池单元100的负极。
所述第七开关管Q7至第十开关管Q10可以是绝缘栅双极晶体管(IGBT，InsulatedGate Bipolar Transistor)也可以是金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET，Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)，可根据应用场合的不同电压等级选用合适的开关管，本发明优选绝缘栅双极晶体管(IGBT，Insulated Gate BipolarTransistor)。
所述副边变换器330是LLC全桥谐振变换器结构，采用LLC谐振能够很好地利用了软开关技术，减小原副边变换器开关器件的导通损耗、电磁干扰以及发热严重的问题，特别是在高频工作的环境下优点比全桥结构更为显著；
所述副边变换器330包括：第二电容器331，第一谐振电感Lr1，第一谐振电容Cr1，第一附加电感Ls1以及第一副开关管S1，第二副开关管S2，第三副开关管S3，第四副开关管S4；其中所述第二电容器331与所述电池单元100并联，所述第一副开关管S1至第四副开关管S4的每个开关管分别反并联一个二极管220，所述第一副开关管S1的源极端连接在所述电池单元100的正极；所述第一副开关管S1的漏极端依次通过所述第一附加电感Ls1的第一端、第一谐振电感Lr1、第一谐振电容Cr1连接在所述副边绕组313的第一端；所述第二副开关管S2的源极端依次通过所述第一附加电感Ls1的第一端、第一谐振电感Lr1、第一谐振电容Cr1连接在所述副边绕组313的第一端，所述第二副开关管S2的漏极端连接在所述电池单元100的负极；所述第三副开关管S3的源极端连接在所述电池单元100的正极，所述第三副开关管S3的漏极端通过所述第一附加电感Ls1的第二端连接在所述副边绕组313的第二端；所述第四副开关管S4的源极端通过所述第一附加电感Ls1的第二端连接在所述副边绕组313的第二端，所述第四副开关管S4的漏极端连接在所述电池单元100的负极。
所述第一副开关管S1至第四副开关管S4可以是绝缘栅双极晶体管(IGBT，Insulated Gate Bipolar Transistor)也可以是金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET，Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)，可根据应用场合的不同电压等级选用合适的开关管。本发明优选金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET，Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)。
所述原边变换器320的直流侧可以直接接在如前所述的电池储能系统内部电池单元100的两端，也可以接入其他外加直流电源的两端。
一种易于扩展的独立电流控制的电池储能系统的控制方法。
以下以双向LLC全桥式谐振变换器同步控制为例，结合图1、图2和图3详细说明：
S1、根据谐振频率公式可得LLC谐振变换器的谐振频率为：
式(1)中，fr为谐振频率，Lr1、Lr2、...、Lrn为副边变换器的谐振电感，Cr1、Cr2、...、Crn为副边的谐振电容。
S2、假设Lr1＝Lr2＝...＝Lrn＝Lr,Cr1＝Cr2＝...＝Crn＝Cr,Lm1＝Lm2＝...＝Lmn＝Lm则各个副边变换器的谐振频率均相同。当开关频率大于或等于谐振频率时，原边变换器开关管实现ZVS，副边变换器开关管实现ZCS；当开关频率小于谐振频率时，原边变换器开关管和副边变换器开关管均实现ZVS，副边变换器开关管此时无法实现ZCS，但电流会在死去时间内迅速减小至0，关断电流较小，则关断损耗较小。
S3、通过合理控制辅助功率变换器的开关频率，能够有效地克服整流二极管的反向恢复损耗，有利于实现开关管的软开关。
S4、根据主功率变换器直流侧所需电压vdc，规范所选的电池模组或电池单体的电压差异不大，假设vd1＝vd2＝...＝vdn＝vdn+1＝...＝vd2n＝vd，可得在满足主功率直流侧电压等级下所要串联的电池模块总数N，即
式(2)中，由于一个电池模块对应一个副边变换器结构，N表示为副边结构个数；按照一个原边变换器对应多个极限副边变换器的原则，即1：m的比例来决定需要原边变换器个数N/m，其中m取值范围一般为15～20，最终确定电池储能系统的拓扑结构和原边变换器采用的串联集成结构。
S5、如图3所示，通过叠加定理可得图2中A点电压为：
式(3)中，VA为A点电压，Vp为变压器原边所有串联电压之和，Zp为变压器原边等效阻抗，即原边等效阻抗为原边漏感之和，V′1、V′2、...、V′n为变压器副边电压折算到原边的等效电压，Z′eq1、Z′eq2、...、Z′eq2n为折算到原边的副边各绕组的等效阻抗，即折算后外加电感、谐振电感以及谐振电容之和，Z′r1、Z′r2、...、Z′r2n为折算到原边的谐振等效阻抗。
假设Z′eq1＝Z′eq2＝...＝Z′eq2n＝Zeq，Z′r1＝Z′r2＝...＝Z′r2n＝Zr并用zi(i＝0,1,2,...,2n)来代替(3)中各项分式，则有：
(其中，/>)
z2＝z3＝...＝zn＝z1
故可得：
VA＝Vp×z0+V′1×z1+...+V′2n×z2n
＝Vp×z0+(V′1+V′2+...+V′2n)×z1
……
式中，i′1、i′2、...、i′2n为变压器副边电流折算到原边的等效电流。i′Ls1、i′Ls2、...、i′Ls2n为变压器副边外加电感电流折算到原边变换器的等效电流。通过上式可得到变压器各组副边的电流折算到原边的电流i′1至i′2n，显而易见，i′1的电流不仅由Vp和V′1决定，还由其他副边电压决定，故各个副边之间还存在耦合关系。
S6、为达到独立控制每个电池单元的差电流的目的，需要对多组副边进行解耦。
现假设Zr＞＞ZQ，则得到：
经过解耦处理之后，则有：
……
i′1、i′2、...、i′2n经过解耦处理之后都是相互独立的，从而实现每个电池单元的差异电流也是互相独立的。通过选择合适的电子元件满足上述要求，可以实现对多个电池单元的差异电流的独立闭环控制。IM1为主功率变换器直流侧输出电流，IM为所有串联电池单元的主电流，IB1、IB2、...、IB2n为每个电池单元的充放电电流，Id1、Id2、...、Id2n为主电流和每个电池单元的充放电电流之间的差异电流，一般取差异电流为主电流的5％-20％。
如图2所示，所选的电池单元的电压差异不大，且辅助功率变换器采用双向LLC全桥谐振结构，大大减小了辅助功率变换器开关器件的导通损耗。理想情况下，辅助功率变换器在能量传输过程中的损耗忽略不计。根据功率守恒可知，原边变换器的功率Pp等于副边变换器差异功率之和，则有：
Pp＝P∑s＝Pd1+Pd2+...+Pdn+Pdn+1+...+Pd2n
＝vd1Id1+vd2Id2+...+vdnIdn+vdn+1Idn+1+...+vd2nId2n
＝vd(Id1+Id2+...+Idn+Idn+1+...+Id2n)
vdp为原边直流侧电压，等于所有电池单元电压，则原边变换器直流侧电流Idp为：
通过合理优化控制使电池单元的主电流IM为所有电池电流的平均电流，则Id1、Id2、...、Idn等差异电流有正有负，正负抵消后使差异电流和为0，可得
由于Idp为0，则集成原边功率几乎为0，原边变换器的损耗、成本也随之降低。
综上所述，该部分功率独立控制的电池储能系统通过给定合理的控制电流，可以实现电池储能系统辅助功率变换器的控制功率大大降低，开关管所承受的电流应力减小，绝对损耗降低，提高了电池的能量利用率。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种易于扩展的独立电流控制的电池储能系统，其特征在于，包括主功率变换器，电池单元，辅助功率变换器和控制电路；所述电池单元是串联的电池模块和串联的电池单体中的一种；所述主功率变换器一端与电池单元并联，通过矢量控制来控制所述电池单元的主电流，所述主功率变换器另一端接入三相交流电网；所述电池单元由n组电池模块或n组电池单体串联组成；所述辅助功率变换器包括原边集成式高频隔离变压器，原边变换器和副边变换器；其中原边变换器一端与电池单元连接，另一端与原边集成式高频隔离变压器连接；副边变换器一端与电池单元连接，另一端与原边集成式高频隔离变压器连接；控制电路分别与主功率变换器、辅助功率变换器连接；所述辅助功率变换器对每组电池单元进行闭环独立控制，用于控制每组电池单元的充放电电流与所述主电流的差值；
所述辅助功率变换器采用全桥LLC谐振变换器；
当需要增加电池单元时，每个电池单元在副边变换器添加一个全桥LLC谐振变换器，原边变换器结构保持不变；
所述辅助功率变换器通过同步控制策略对每组电池单元的差值电流进行控制；
所述同步控制策略是开关管信号完全相同，且为50％占空比，同时忽略死去时间，上下桥臂信号完全互补；
基于上述的易于扩展的独立电流控制的电池储能系统实现的控制方法，包含以下步骤：
1)根据谐振频率公式得到副边变换器的谐振频率；
2)当各副边变换器的谐振频率相同时，当开关频率大于或等于谐振频率时，变换器原边开关实现零电压开通，副边开关管实现零电流关断；在开关频率小于谐振频率时，原副边开关管均实现零电压开通，副边开关管虽然无法实现零电流关断，但电流会在死区时间内迅速减小至0；
3)控制辅助功率变换器的开关频率；
4)根据主功率变换器所需电压，得到所需串联电池单元总数，一个电池单元对应一个副边结构，一个原边结构对应M个副边结构，M为15～20，确定电池储能系统的拓扑结构；
5)根据变换器原边所有串联电压之和与变换器原边等效阻抗，得到变换器各组副边对应于原边电流的折算，得出副边的电流与其他副边电压有关，即各个副边存在耦合关系；
6)通过对副边进行解耦，实现控制电池单元的差异电流目的。
2.根据权利要求1所述的一种易于扩展的独立电流控制电池储能系统，其特征在于，所述主功率变换器包括：第一电容器、第一电感器、第二电感器、第三电感器、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管；
其中第一电容器与电池单元并联，第一开关管至第六开关管分别反并联一个二极管，所述第一开关管的发射极端连接在第一电感器的第一端，第一开关管的集电极与电池单元的正极连接，所述第二开关管的集电极端连接在第一电感器的第一端，第二开关管的发射极端与电池单元的负极连接，第三开关管的发射极端连接在第二电感器的第一端，第三开关管的集电极端与电池单元的正极连接，第四开关管的集电极端连接在第二电感器的第一端，第四开关管的发射极端与电池单元的负极连接，第五开关管的发射极端连接在第三电感器的第一端，第五开关管的集电极与电池单元的正极连接，第六开关管的集电极端连接在第三电感器的第一端，第六开关管的发射极端与电池单元的负极连接，所述第一电感器、第二电感器、第三电感器的第二端分别接入三相交流电网的Uc、Ub、Ua相。
3.根据权利要求1所述的一种易于扩展的独立电流控制电池储能系统，其特征在于，所述原边集成式高频隔离变压器包括L个集成原边绕组和N个副边绕组，N＝ML，M取值范围为15～20；所述副边绕组通过副边变换器与电池单元对应连接；所述原边变换器一端与所述集成原边绕组连接，另一端与所述电池单元连接，或与外部直流电源直接连接；所述副边绕组通过所述副边变换器与电池单元对应连接。
4.根据权利要求1所述的一种易于扩展的独立电流控制电池储能系统，其特征在于，
所述原边变换器包括L个单元，其中第一个单元包含：第一原电感器、第七开关管、第八开关管、第九开关管、第十开关管；所述第七开关管至第十开关管的每个开关管分别反并联一个二极管，所述第一原电感器一端连接原边绕组第二端，另一端连接在第九开关管和第十开关管之间；第七开关管的集电极端连接在电池单元正极，第七开关管发射极连接在集成原边绕组的第一端；所述第八开关管的集电极端连接在集成原边绕组的第一端，第八开关管的发射极端连接在电池单元的负极；第九开关管的集电极端连接在电池单元的正极，第九开关管的发射极端连接在集成原边绕组的第二端；第十开关管的集电极端连接在集成原边绕组的第二端，第十开关管的发射极端连接在电池单元的负极；第二个单元至第L个单元结构依此类推，原边变换器之间串联；
所述副边变换器包括N个独立单元，其中第一个独立单元包含：第一谐振电感，第一谐振电容，第二电容器，第一附加电感器和第一副开关管、第二副开关管、第三副开关管、第四副开关管；所述第一副开关管至第四副开关管的每个开关管分别反并联一个二极管，其中第二电容器与电池单元并联，第一副开关管至第四副开关管分别反并联一个二极管；第一副开关管的源极端连接在电池单元的正极，第一副开关管的漏极端依次通过第一附加电感的第一端、第一谐振电感、第一谐振电容，连接在副边绕组的第一端；第二副开关管的源极端依次通过第一附加电感的第一端、第一谐振电感、第一谐振电容，连接在副边绕组的第一端，第二副开关管的漏极端连接在电池单元的负极；第三副开关管的源极端连接在电池单元的正极，第三副开关管的漏极端通过第一附加电感的第二端连接在副边绕组的第二端；第四副开关管的源极端通过第一附加电感的第二端连接在副边绕组的第二端，第四副开关管的漏极端连接在电池单元的负极；第二个独立单元至第N个独立单元结构依此类推。
5.根据权利要求1所述的一种易于扩展的独立电流控制储能系统，其特征在于，所述矢量控制包括正弦脉宽调制、空间矢量脉宽调制。
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