CN113394999A - Mmc型矿用电池储能系统电力电子变换装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电力电子变换器技术领域，提供了一种MMC型矿用电池储能系统电力电子变换装置，包括相互并联的三个相单元、主控制板及多个从控制板，每个相单元包括依次串联的上桥臂、上桥臂电感、下桥臂电感以及下桥臂。上桥臂与下桥臂均包括依次串联的多个储能子模块，上桥臂中储能子模块的数目与下桥臂中储能子模块的数目相等，储能子模块由半桥电路和储能电池并联而成。基于主控制板和从控制板的主从控制般的数字控制模式，保证采样信号和驱动信号传输的可靠性，并减少各个功率单元的干扰，同时也满足了高压大功率应用场合系统的隔离和防止电磁干扰的目的，实现了上层控制算法与子模块控制系统的信号传输，实现高速复杂运算和高精度控制要求。

Description

MMC型矿用电池储能系统电力电子变换装置
技术领域
本发明属于电力电子变换器技术领域，具体涉及一种MMC型矿用电池储能系统电力电子变换装置。
背景技术
电力是煤矿生产的主要能源，矿井提升、运输、通风、排水、压风、瓦斯抽放、采掘活动等都离不开电，供电系统在煤矿安全生产中扮演着越来越重要的角色。国家电力监管委员会下发的《关于加强重要电力用户供电电源及自备应急电源配置监督管理的意见》的通知中规定，特级重要电力用户具备三路电源供电条件，特级、一级、二级等重要电力用户还应配置自备应急电源，保证配置容量标准应达到保安负荷的120％，并加强安全使用。《煤矿安全规程》第四百三十六条中关于矿井电源的规定，矿井应当有两回路电源线路。当任一回路发生故障停止供电时，另一回路应当担负矿井全部用电负荷。但由于客观地理环境因素所致，对地处雷区或受雷雨季节影响的矿井，在雷雨季节期间，受雷击影响造成矿井或局部停电事故。因此应急电源作为第三电源点，成为煤矿应急救援的必然选择。由于电池储能系统具有可靠性高、启动迅速以及功能配置灵活等特点，因而非常适用于煤矿应急电源系统的应用。得益于电力电子技术的高速发展和新器件、新理论的不断应用，电池储能系统中的功率变换系统已经具备了在非应急状况下执行无功补偿、功率因数校正以及利用峰谷电价差盈利等多种高附加值功能的潜力。因此，MMC型矿用电池储能系统电力电子变换装置的研究成果对提高煤矿供电的安全可靠性能具有重要意义和推广应用价值，并可推广应用到特级、一级、二级等重要电力用户场合，具有很好的经济和社会现实意义。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种MMC型矿用电池储能系统电力电子变换装置。
本发明提供了一种一种MMC型矿用电池储能系统电力电子变换装置，具有这样的特征，包括：相互并联的三个相单元、主控制板及多个从控制板，每个相单元包括依次串联的上桥臂、上桥臂电感、下桥臂电感以及下桥臂，上桥臂与下桥臂均包括依次串联的多个储能子模块，上桥臂中储能子模块的数目与下桥臂中储能子模块的数目相等，储能子模块由半桥电路和储能电池并联而成，上桥臂具有上桥臂正极端及上桥臂负极端，上桥臂正极端为上桥臂中的第一个储能子模块的正极端，上桥臂负极端为上桥臂中的最后一个储能子模块的负极端，下桥臂具有下桥臂正极端及下桥臂负极端，下桥臂正极端为下桥臂中的第一个储能子模块的正极端，下桥臂负极端为下桥臂中的最后一个储能子模块的负极端，上桥臂电感的一端与上桥臂负极端相连，另一端与下桥臂电感的一端相连，下桥臂电感的另一端与下桥臂正极端相连，从控制板的数目与储能子模块的数目相等，一个储能子模块与一个从控制板连接，从控制板用于采集对应的储能子模块的数据，主控制板分别与多个从控制板连接，用于接收从控制板的数据并根据数据生成开关控制信号并将该开关控制信号发送给对应的从控制板从而控制相应的储能子模块的工作状态。
在本发明提供的一种MMC型矿用电池储能系统电力电子变换装置中，还可以具有这样的特征：其中，主控制板包括主FPGA芯片及通过XINTF与主FPGA芯片连接的DSP，主FPGA芯片及DSP相互配合，生成开关控制信号从而控制相应的储能子模块的工作状态。
在本发明提供的一种MMC型矿用电池储能系统电力电子变换装置中，还可以具有这样的特征：其中，半桥电路包括第一可控功率开关管T1、第二可控功率开关管T2、第一反并联二极管D1、第二反并联二极管D2以及储能电容CSM，第一可控功率开关管T1与第二可控功率开关管T2串联连接，第一可控功率开关管T1的发射极与第二可控功率开关管T2的集电极相连，并与第一反并联二极管D1的负极相连，第一可控功率开关管T1的集电极与第一反并联二极管D1的正极相连以及储能电容CSM的正极相连；第二可控功率开关管T2的集电极与第二反并联二极管D2的正极相连，第二可控功率开关管T2的发射极与第二反并联二极管D2的负极相连，并与储能电容CSM的负极相连。
在本发明提供的一种MMC型矿用电池储能系统电力电子变换装置中，还可以具有这样的特征：其中，从控制板包括从FPGA芯片、光纤发射和接收电路、电压和电流检测电路、温度检测电路、AD转换电路、IGBT驱动和故障返回电路及IO驱动电路。
在本发明提供的一种MMC型矿用电池储能系统电力电子变换装置中，还可以具有这样的特征：其中，从FPGA芯片与主控制板、第二可控功率开关管以及温度检测电路连接，光纤发射和接收电路用于接收主控制板发送的数据以及发送从控制板检测和转换后的数据，电压和电流检测电路用于采集储能子模块运行时的电压、电流，温度检测电路用于采集第一可控功率开关管T1与第二可控功率开关管T2的温度，AD转换电路用于采集储能子模块的电容电压量，IGBT驱动和故障返回电路用于驱动第一可控功率开关管T1与第二可控功率开关管T2的导通和关断并接收第一可控功率开关管T1与第二可控功率开关管T2的故障信号。
在本发明提供的一种MMC型矿用电池储能系统电力电子变换装置中，还可以具有这样的特征：其中，主控制板与从控制板交换数据通过两根光纤连接，一根光纤控制数据的发送，另一根光纤控制数据的接收。
发明的作用与效果
本发明一种可靠性高、易于实现多电平数目和模块化设计的一种MMC型矿用电池储能系统电力电子变换装置，主要适用于煤矿应急电源系统的应用。主电路拓扑形态为子模块集成有储能电池的模块化多电平变换器，可有效储存或者输出高质量低谐波电能，执行无功补偿、功率因数校正等可靠功能。基于主控制板和从控制板的主从控制般的数字控制模式，采用光纤通讯的方式可以保证采样信号和驱动信号传输的可靠性，并减少各个功率单元的干扰，同时也满足了高压大功率应用场合系统的隔离和防止电磁干扰的目的，实现了上层控制算法(MMC系统控制算法)、与子模块控制系统的信号传输(采样信息与脉冲驱动信号)，实现高速复杂运算和高精度控制要求。
附图说明
图1是本发明的实施例中的装置系统整体控制架构示意图；
图2是本发明的实施例中的三相MMC储能型变换器功率变换电路拓扑图；
图3是本发明的实施例中的桥臂内的子模块的工作模式图；
图4是本发明的实施例中的单个从控制板与单子模块控制连接原理示意图；以及
图5是本发明的实施例中的装置系统对单子模块控制结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下结合实施例及附图对本发明一种MMC型矿用电池储能系统电力电子变换装置(以下简称装置)作具体阐述。
<实施例>
本实施例中，从控制板及储能子模块的数目均以24个为例进行介绍，实际应用中从控制板及储能子模块的数目可能有几百个。可控功率开关管可以是IGBT或者MOSFET，本实例中用的是IGBT。
图1是本发明的实施例中的装置系统整体控制架构示意图；图2是本发明的实施例中的三相MMC储能型变换器功率变换电路拓扑图。
如图1、2所示，MMC型矿用电池储能系统电力电子变换装置包括相互并联的三个相单元(a相、b相及c相)、主控制板及24个从控制板。24个从控制板包括a相8个从控制板，b相8个从控制板，c相8个从控制板。
每个相单元j(j＝a,b,c)包括依次串联的上桥臂、上桥臂电感L0、下桥臂电感L0 ’以及下桥臂。
上桥臂与下桥臂均包括依次串联的多个储能子模块，上桥臂中储能子模块的数目与下桥臂中储能子模块的数目相等，均为4个。
上桥臂具有上桥臂正极端及上桥臂负极端，上桥臂正极端为上桥臂中的第一个储能子模块的正极端，上桥臂负极端为上桥臂中的最后一个储能子模块的负极端。下桥臂具有下桥臂正极端及下桥臂负极端，下桥臂正极端为下桥臂中的第一个储能子模块的正极端，下桥臂负极端为下桥臂中的最后一个储能子模块的负极端。上桥臂电感L0的一端与上桥臂负极端相连，另一端与下桥臂电感L0 ’的一端相连，下桥臂电感L0 ’的另一端与下桥臂正极端相连。上桥臂正极端作为相单元的直流出线正极端，下桥臂负极端作为相单元的直流出线负极端。
储能子模块由半桥电路和储能电池Ubat并联而成，半桥电路包括包括第一可控功率开关管T1、第二可控功率开关管T2、第一反并联二极管D1、第二反并联二极管D2以及一个储能电容CSM。
第一可控功率开关管T1与第二可控功率开关管T2串联连接，第一可控功率开关管T1的发射极与第二可控功率开关管T2的集电极相连，并与第一反并联二极管D1的负极相连，第一可控功率开关管T1的集电极与第一反并联二极管D1的正极相连以及储能电容CSM的正极相连；第二可控功率开关管T2的集电极与第二反并联二极管D2的正极相连，第二可控功率开关管T2的发射极与第二反并联二极管D2的负极相连，并与储能电容CSM的负极相连。
从控制板的数目与储能子模块的数目相等，一个储能子模块与一个从控制板连接，从控制板用于采集对应的储能子模块的数据。
主控制板分别与多个从控制板连接，用于接收从控制板的数据并根据数据生成开关控制信号并将该开关控制信号发送给对应的从控制板从而控制相应的储能子模块的工作状态。
主控制板与从控制板交换数据通过两根光纤连接，一根光纤控制数据的发送，另一根光纤控制数据的接收。主控制板共连接48根光纤(即2×8×3)，保证了采样信号和驱动信号传输的可靠性，并减少各个功率单元的干扰，同时也满足了高压大功率应用场合系统的隔离和防止电磁干扰的目的。
每个从控制板与其相应的储能子模块组成阀组级，一个桥臂中的4个储能子模块组成桥臂级，也就是四个阀组级为一个桥臂级，系统中共六桥臂组成系统级。
每个从控制板负责采集每个储能子模块运行时的电压、电流以及温度等信息，该实施例中共有24个从控制板，并通过光纤通讯与主控制板实时进行数据交换，并在得到主控制板的指令后负责每个储能子模块的驱动。这样的主从结构并且采用光纤通讯的方式可以保证采样信号和驱动信号传输的可靠性，并减少各个功率单元的干扰，同时也满足了高压大功率应用场合系统的隔离和防止电磁干扰的目的。储能子模块对应的单个从控制板对相应的储能子模块具有一定的自治能力，简单的操作，例如该从控制板采集到的温度、电压电流信息异常时，直接切除该子模块，这样简单的操作可以不通过上级控制器(即主控制板)的处理，直接分配直接生成对应子模块的切除信号，相应的开关控制信号给各自半桥电路上的可控功率开关管(IGBT)实现导通与关断，实现阀组级控制；单桥臂4个子模块之间信息的互通(4个从FPGA)实现桥臂内能量平衡属于桥臂级控制，保证桥臂内各个子模块内的电池电压保持一致；复杂全面的系统控制算法通过主DSP+主FPGA+24个从FPGA一起协同控制实现系统级控制，例如系统出现较大的扰动或者不平衡情况。硬件控制系统实现了全数字三级控制系统：阀组级控制主要是开关管的开通与关断；桥臂级控制主要承担桥臂内能量均衡的任务；系统级控制主要是上层系统控制算法的运算与处理。
图3是本发明的实施例中的桥臂内的子模块的工作模式图。
如图3所示，储能子模块(SM)的工作状态由T1、T2与电路中该相桥臂电流的方向共同决定，图3是子模块的6种工作模式。当上部开关T1处于打开状态，下部开关T2处于关闭状态时，SM即为投入状态，其输出为电池电压；当T1处于关闭状态，T2处于打开状态时，SM即为切除状态，其输出为零(忽略开关器件的开通压降)；T1、T2都关闭，子模块为闭锁状态，即不正常运行状态。具体的，该装置可以进行双向储能充放电管理，充电模式下单个储能子模块将交流电压整流为储能电池需求的直流电压，放电模式下，储能电池放电产生的直流电能经功率变换电路多个子模块的配合逆变为交流电能。每相的半桥型储能变流模块的输出电压通过级联叠加后形成逼近正弦的阶梯波形。
图4是本发明的实施例中的单个从控制板与单子模块控制连接原理示意图。
如图4所示，每一个子模块与一块子控制器相关联，由采样电路对子模块运行过程中的信息进行采样，包括子模块储能电池电压采样电路、桥臂电流采样电路、器件温度采样电路；然后将采样信息进行数模转换后送入从FPGA芯片进行处理；从FPGA芯片可以将信号通过光纤发送器发现更上级，也可以对简单信息直接进行处理，(例如子模块温度异常时，直接切除该子模块)，发出PWM脉冲信号给驱动电路，驱动电路对PWM脉冲信号进行调理放大转化为达到满足要求的驱动能力的开关信号，驱动可控功率开关管T1、T2的导通与关断，实现该子模块的投入或者切除。
从控制板包括从FPGA芯片、光纤发射和接收电路、电压和电流检测电路、温度检测电路、AD转换电路、IGBT驱动和故障返回电路及IO驱动电路。从FPGA芯片采用爱特公司生产的ProASIC3A3P250型芯片；可控开关器件(IGBT)采用英飞凌公司生产的FF650R17IE4型模块；电压传感器采用LEM公司生产的AV100-2000型电压传感器；电流传感器采用LEM公司生产的LT508-S6型电流传感器；AD转换电路采用亚德诺半导体公司生产的AD7656型芯片；IGBT驱动电路采用CONCEPT公司生产的2SP0320V2A0型双路IGBT驱动板。
从FPGA芯片用于接收主控制板通过光纤接口发来的指令以及从控制板上温度、电压、电流采样电路采集得来的信息。光纤发射和接收电路用于接收主控制板发送的数据以及发送从控制板检测和转换后的数据，电压和电流检测电路用于采集储能子模块运行时的电压、电流，温度检测电路用于采集IGBT的温度，AD转换电路用于采集储能子模块的电容电压量，IGBT驱动电路用于驱动IGBT的导通和关断。
图5是本发明的实施例中的装置系统对单子模块控制结构示意图。
如图5所示，每个从控制板负责采集每个子模块运行时的电压、电流以及温度等信息，并通过光纤通讯向上级控制器即主控制板实时发送采集到的信息，以供系统上层复杂算法计算之用；主控制板中的主FPGA通过光纤发射和接收电路接收每个从控制板的电压、电流等信息，并通过XINTH接口与主DSP实现信息互通，主FPGA与主DSP配合完成上层系统控制算法，主控制板评估系统运行状态、发出合适的指令值，通过光纤发射电路把信号发送到每个从控制板中，从控制板通过光纤接收电路接收到指令后发送开关控制信号给各个子模块的可控开关管(IGBT)来控制子模块的工作状态(投入或者切除)，实现系统正常运行。主控制板通过此种方式实现对24个从控制板的统筹指挥以及24个子模块的控制即系统的控制。另外主DSP还留有人机交互接口，可实时通过上位机设置系统运行状态。其中主控制板中的DSP芯片完成系统的算法、与主FPGA芯片数据交换、与人机接口电路通讯；主PFGA接收从控制器发来的系统运行信息，主FPGA与主DSP数据交换，主DSP将采样得到的信息与上位机给定的参考值进行比较，根据反馈偏差进行顶层算法的运算，主要包括输出电流的跟踪、系统内部环流的抑制以及子模块电容电压均衡控制的算法计算，然后主FPGA根据主DSP发来的控制信号进行调制解调，进行开关脉冲的占空比计算，并通过光纤接口将之传递给从控制器。
主控制板采用运算功能较强的主DSP芯片和引脚资源丰富的主FPGA芯片，利用各自的优势很好的实现复杂控制算法的运算、以及与数量庞大的从控制板数据交换的性能需求。DSP选用德州仪器(Texas Instruments,TI)公司的TMS320F28335芯片，可最多输出12路的PWM脉冲，但是对于级联数较多的MMC，TMS320F28335的PWM资源显然是不够的。而FPGA芯片正是由于I/O接口资源丰富，无需改变硬件电路即可实现灵活配置，很好的弥补了DSP在接口上的不足。本发明采用主DSP+主FPGA为控制核心，以同时满足大规模数据运算和丰富的I/O接口的需求。所述主FPGA芯片采用赛灵思公司生产的XC3S400-4PQG208C型芯片，该FPGA芯片包含400,000个逻辑门，含有141个I/O口，内核电压为1.14-1.26V，芯片功耗低，工作效率高，可并行处理多路信号，并且芯片抗干扰能力强，可以有效提高功率单元的工作可靠性，同时能满足系统实时性的要求；所述光纤发射和接收电路分别采用安华高科技公司生产的HFBR-1521Z型发射器和HFBR-2521Z型接收器；所述人机接口电路采用致远电子公司生产的RSM485PCHT型收发器。
实施例的作用与效果
根据本实施例提供的MMC型矿用电池储能系统电力电子变换装置，主功率变换电路主回路为三相结构，每一相包括上桥臂和下桥臂，即三相六桥臂；每一桥臂由1个桥臂电感L0与4个子模块串联组成，采用模块化级联结构，每相上、下桥臂内的子模块形式为半桥型电路并联储能电池的结构，能够在更高电压、更大功率的场合实现双向储能充放电管理以及电能转换。每个子模块包括半桥电路、储能电池和从FPGA控制器。从FPGA控制器主要采样各自所在子模块运行时的电压、电流信息。
装置能够在更高电压、更大功率的场合实现双向储能充放电管理以及电能转换，能够在煤矿应急电源系统紧急需要时，执行高质量低谐波的电能输出、无功补偿、功率因数校正等功能。其中充电模式下单个子模块将交流电压整流为储能电池需求的直流电压，放电模式下，储能电池放电产生的直流电能经子模块逆变为交流电能；每相的多个级联子模块的交流电压能够叠加后形成低谐波含量的交流电能。
FPGA主要负责脉冲信号分配、保护逻辑控制、模拟量和数字量转换(A/D)、输入/输出数字(I/O)信号的控制、通用异步收发传输(UART)协议、以及和DSP之间通过XINTF进行数据的交互等；DSP主要负责系统的解耦控制，产生调制波等信号、与触摸屏之间通信、整个系统的保护控制、上电逻辑以及预充电逻辑等的控制。
MMC主功率变换电路为三相结构，每一相包括上桥臂和下桥臂，每一桥臂由1个桥臂电感与4个子模块串联组成，采用模块化级联结构，每相上、下桥臂子模块形式为半桥电路并联储能电池的结构，能够在更高电压、更大功率的场合实现双向储能充放电管理以及电能转换，而这一优势正是适应矿用储能应用的必然要求。另外给每一个子模块配有一个从控制器(从FPGA)，负责采集每个子模块运行时的电压、电流以及温度等信息，该实例中共有24个从控制板。
从控制板由从FPGA芯片、光纤发射和接收电路、电压和电流检测电路、温度检测电路、模拟量与数字量(AD)转换电路、开关管驱动电路组成。从控制板光纤发射和接收电路用于接收主控制板发送的数据和发送从控制板检测和转换后的数据；电压和电流检测电路采集子模块运行时的电压、电流信息；开关管驱动电路负责对可控功率开关管IGBT的开通与关断；AD转换电路将采集到的信息进行模拟量到数字量的转换。
硬件控制系统为基于主DSP+主FPGA的主控制器与各子模块从控制器(从FPGA)协同控制的结构。其中主DSP与主FPGA通过XINTF外部总线相连构成主控制板，主控制板(主DSP+主FPGA)又与子模块从控制板(从FPGA)通过光纤连接，并且相互通信。主控制板与从控制板交换数据采用两根光纤传输，一根光纤控制数据的发送，另一根光纤控制数据的接收。
主控制板上DSP芯片与FPGA芯片作为计算核心，另外还配有光纤发射与接收电路、人机交互接口。主FPGA通过光纤发射与接收电路与从控制板进行通讯，并与主DSP配合完成上层控制算法的处理；DSP还能够设有人机交互接口，实现与上位机的交互。
硬件控制系统中主控制板(主DSP+主FPGA)与从控制板(从FPGA)通过光纤通讯连接实现协同控制。首先各子模块的从控制器通过其采样电路采集子模块的电压、电流、温度等信息并通过光纤通讯将采集到的数据发送到主控制板，主控制器对接收到的从控制板发来的数据进行算法处理，计算结果通过光纤通讯回送到从控制板，从控制板根据发送的指令来确定为每个子模块开关管(IGBT)生成相应的开关控制信号，实现系统的可靠运行。
分配给各个子模块的单个FPGA从控制板对每个对应的子模块具有一定的自治能力，简单的操作可以不通过上级控制器的处理，直接分配相应的开关控制信号给各自半桥电路上的可控功率开关管(IGBT)实现导通与关断，实现阀组级控制；
单桥臂4个子模块之间信息的互通(4个从FPGA)实现桥臂内能量平衡属于桥臂级控制，保证桥臂内各个子模块内的电池电压保持一致；
复杂全面的系统控制算法通过主DSP+主FPGA+24个从FPGA一起协同控制实现系统级控制，例如系统出现较大的扰动或者不平衡情况。
硬件控制系统实现了三级控制系统：阀组级控制主要是开关管的开通与关断；桥臂级控制主要承担桥臂内能量均衡的任务，主要是桥臂内各子模块电压平衡；系统级控制主要是上层系统控制算法的运算与处理。
MMC中涉及多个IGBT等功率开关管，DSP提供的PWM单元不能满足实际需求，FPGA能完成极其复杂的时序和组合逻辑电路功能，能产生较多的PWM脉冲驱动信号。利用DSP与FPGA相辅助配合的优势，通过光纤与从控制板进行通讯，采用模块化思想，可以根据实际需要进行扩展，克服了现有的技术可扩展性较差，对于复杂运算难以达到高速和高精度要求的缺陷。
上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种MMC型矿用电池储能系统电力电子变换装置，其特征在于，包括：
相互并联的三个相单元、主控制板及多个从控制板，
每个所述相单元包括依次串联的上桥臂、上桥臂电感、下桥臂电感以及下桥臂，
所述上桥臂与所述下桥臂均包括依次串联的多个储能子模块，所述上桥臂中所述储能子模块的数目与所述下桥臂中所述储能子模块的数目相等，
所述储能子模块由半桥电路和储能电池并联而成，
所述上桥臂具有上桥臂正极端及上桥臂负极端，所述上桥臂正极端为所述上桥臂中的第一个所述储能子模块的正极端，所述上桥臂负极端为所述上桥臂中的最后一个所述储能子模块的负极端，
所述下桥臂具有下桥臂正极端及下桥臂负极端，所述下桥臂正极端为所述下桥臂中的第一个所述储能子模块的正极端，所述下桥臂负极端为所述下桥臂中的最后一个所述储能子模块的负极端，
所述上桥臂电感的一端与所述上桥臂负极端相连，另一端与所述下桥臂电感的一端相连，所述下桥臂电感的另一端与所述下桥臂正极端相连，
所述从控制板的数目与所述储能子模块的数目相等，一个所述储能子模块与一个所述从控制板连接，所述从控制板用于采集对应的所述储能子模块的数据，
所述主控制板分别与多个所述从控制板连接，用于接收所述从控制板的所述数据并根据所述数据生成开关控制信号并将该所述开关控制信号发送给对应的所述从控制板从而控制相应的所述储能子模块的工作状态。
2.根据权利要求1所述的MMC型矿用电池储能系统电力电子变换装置，其特征在于：
其中，所述主控制板包括主FPGA芯片及通过XINTF与所述主FPGA芯片连接的DSP，所述主FPGA芯片及所述DSP相互配合，生成所述开关控制信号从而控制相应的所述储能子模块的工作状态。
3.根据权利要求1所述的MMC型矿用电池储能系统电力电子变换装置，其特征在于：
其中，所述半桥电路包括第一可控功率开关管T1、第二可控功率开关管T2、第一反并联二极管D1、第二反并联二极管D2以及储能电容CSM，
所述第一可控功率开关管T1与所述第二可控功率开关管T2串联连接，所述第一可控功率开关管T1的发射极与所述第二可控功率开关管T2的集电极相连，并与所述第一反并联二极管D1的负极相连，所述第一可控功率开关管T1的集电极与所述第一反并联二极管D1的正极相连以及所述储能电容CSM的正极相连；
所述第二可控功率开关管T2的集电极与所述第二反并联二极管D2的正极相连，所述第二可控功率开关管T2的发射极与所述第二反并联二极管D2的负极相连，并与所述储能电容CSM的负极相连。
4.根据权利要求3所述的MMC型矿用电池储能系统电力电子变换装置，其特征在于：
其中，所述从控制板包括从FPGA芯片、光纤发射和接收电路、电压和电流检测电路、温度检测电路、AD转换电路、IGBT驱动和故障返回电路及IO驱动电路。
5.根据权利要求4所述的MMC型矿用电池储能系统电力电子变换装置，其特征在于：
其中，所述从FPGA芯片与所述主控制板、所述所述第二可控功率开关管以及所述温度检测电路连接，
所述光纤发射和接收电路用于接收所述主控制板发送的数据以及发送所述从控制板检测和转换后的数据，
所述电压和电流检测电路用于采集所述储能子模块运行时的电压、电流，
所述温度检测电路用于采集所述第一可控功率开关管T1与所述第二可控功率开关管T2的温度，
所述AD转换电路用于采集所述储能子模块的电容电压量，
所述IGBT驱动和故障返回电路用于驱动所述第一可控功率开关管T1与所述第二可控功率开关管T2的导通和关断并接收所述第一可控功率开关管T1与所述第二可控功率开关管T2的故障信号。
6.根据权利要求1所述的MMC型矿用电池储能系统电力电子变换装置，其特征在于：
其中，所述主控制板与从控制板交换数据通过两根光纤连接，一根所述光纤控制数据的发送，另一根所述光纤控制数据的接收。
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WO2024082978A1 (zh) * 2022-10-17 2024-04-25 宁德时代未来能源(上海)研究院有限公司 储能控制系统

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