CN114844081A - 电池储能系统及其控制方法和装置、储能型ups系统及中央控制器 - Google Patents

电池储能系统及其控制方法和装置、储能型ups系统及中央控制器 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种电池储能系统及其控制方法和装置、储能型UPS系统及中央控制器。其中，电池储能系统包括：N个DC/AC模组，N个储能电池簇，一中央控制器和一移相变压器，N≥2；每个DC/AC模组的直流侧接一个储能电池簇，N个DC/AC模组的交流侧输出通过移相变压器接入电网；中央控制器电气连接每个DC/AC模组，用于获取N个DC/AC模组输出电压的调制波，对N个DC/AC模组分别进行调制和发波，实现N个DC/AC模组的统一闭环控制。本发明方案对各储能电池簇单独控制的同时，还可调节相应储能电池簇的充放电进而实现簇间能量均衡，多个DC/AC模组输出交错并联，等效提高了系统的开关频率，改善了系统动态响应，使系统输出电流波形得到大幅改善，有效兼顾系统效率、稳定性与能量均衡控制。

Description

电池储能系统及其控制方法和装置、储能型UPS系统及中央控 制器
技术领域
本发明涉及储能系统及其控制技术领域，具体涉及一种电池储能系统及其控制方法和装置、储能型UPS系统及中央控制器。
背景技术
随着芯片半导体、数据中心、智能制造行业等对供电稳定性要求高的应用场景不断增多，不间断电源(Uninterruptible Power System，UPS)的市场体量也相应扩大。储能型UPS系统在保障用电设施稳定供电的前提下，还可以并网供电参与电网削峰填谷，降低储能型UPS系统成本、优化储能型UPS系统配置，使其具有巨大的市场潜力。作为储能型UPS系统的核心装置电池储能系统，如何有效兼顾系统效率、稳定性与能量均衡控制，是储能型UPS系统面临的主要技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种电池储能系统及其控制方法和装置、储能型UPS系统及中央控制器，能够有效兼顾系统效率、稳定性与能量均衡控制，保证系统高效、可靠、稳定运行。
依据本发明的第一方面，提供了一种电池储能系统，包括：N个DC/AC模组，N个储能电池簇，一中央控制器和一移相变压器，N≥2；
每个所述DC/AC模组的直流侧接一个所述储能电池簇，N个所述DC/AC模组的交流侧输出通过所述移相变压器接入电网；
所述中央控制器电气连接每个所述DC/AC模组，用于获取N个所述DC/AC模组输出电压的调制波，对N个所述DC/AC模组分别进行调制和发波，实现N个所述DC/AC模组的统一闭环控制。
作为上述方案的改进，N个所述DC/AC模组均为三相桥式逆变单元；
所述中央控制器获取N个所述DC/AC模组三相输出电压的调制波，对N个所述DC/AC模组分别进行SVPWM调制和发波；所述移相变压器向三相电网输出三相交流电。
依据本发明的第二方面，提供了一种储能型UPS系统，连接在电网的电压输入端与电压输出端之间，包括快速开关以及上述的电池储能系统，
当电网电压正常时，由电网向负载供电，所述储能型UPS系统工作在并网模式下：控制电网对所述电池储能系统进行充电，或者控制所述电池储能系统向电网进行放电；
当电网电压出现暂降或者中断时，所述储能型UPS系统工作在离网模式下：控制所述快速开关将所述电池储能系统断开电网，并控制所述电池储能系统向负载供电。
依据本发明的第三方面，提供了一种电池储能系统工作在并网模式下的控制方法，包括：
步骤101，采样三相电网电压实际值并记为Uga，Ugb，Ugc；采样所述电池储能系统三相输出电流实际值并记为Ia，Ib，Ic；采样N个所述储能电池簇的直流电压实际值并记为Udci，i＝1,2,...N；采样N个所述储能电池簇的荷电状态并记为SOCi，i＝1,2,...N；
步骤102，对步骤101中采样的三相电网电压实际值Uga，Ugb，Ugc进行锁相获得三相电网电压相角θg、三相电网电压d轴分量Ugd以及三相电网电压q轴分量Ugq；
步骤103，通过同步旋转坐标变换将步骤101中采样的所述电池储能系统三相输出电流实际值Ia，Ib，Ic转换成旋转坐标系下所述电池储能系统三相输出电流d轴分量Id和所述电池储能系统三相输出电流q轴分量Iq；
步骤104，根据步骤102中得到的三相电网电压d轴分量Ugd和三相电网电压q轴分量Ugq，以及步骤103中得到的所述电池储能系统三相输出电流d轴分量Id和所述电池储能系统三相输出电流q轴分量Iq，计算得到所述电池储能系统输出有功功率Pg和所述电池储能系统输出无功功率Qg；
步骤105，根据系统有功功率参考值Pref、系统无功功率参考值Qref，以及步骤104中得到的所述电池储能系统输出有功功率Pg和所述电池储能系统输出无功功率Qg，分别通过有功功率调节器和无功功率调节器，计算得到系统有功电流d轴参考值Iref_d和系统无功电流q轴参考值Iref_q；
步骤106，根据步骤103中得到的所述电池储能系统三相输出电流d轴分量Id和所述电池储能系统三相输出电流q轴分量Iq，以及步骤105中得到的系统有功电流d轴参考值Iref_d和系统无功电流q轴参考值Iref_q，分别通过有功电流调节器和无功电流调节器，计算得到有功电流调节器输出Uout_d和无功电流调节器输出Uout_q；
步骤107，根据步骤102中得到的三相电网电压d轴分量Ugd和三相电网电压q轴分量Ugq，以及步骤106中得到的有功电流调节器输出Uout_d和无功电流调节器输出Uout_q，计算得到并网模式下所述电池储能系统三相输出电压d轴分量Egd和所述电池储能系统三相输出电压q轴分量Egq；
步骤108，根据步骤101中得到的N个所述储能电池簇的荷电状态SOCi，i＝1,2,...N，计算得到N个所述DC/AC模组三相输出电压调制波系数ki，i＝1,2,...N；
步骤109，根据步骤102中得到的三相电网电压相角θg和预先获知的所述移相变压器的N个移相角θpi，i＝1,2,...N，计算出并网模式下N个所述DC/AC模组输出电压相角θgi，i＝1,2,...N；
步骤110，根据步骤109中得到的并网模式下N个所述DC/AC模组输出电压相角θgi，i＝1,2,...N，以及步骤107中得到的并网模式下所述电池储能系统三相输出电压d轴分量Egd和所述电池储能系统三相输出电压q轴分量Egq，计算得到N个所述DC/AC模组三相输出电压Uai，Ubi，Uci，i＝1,2,...N；
步骤111，根据步骤101中得到的N个所述储能电池簇的直流电压实际值Udci，i＝1,2,...N，步骤108中得到的N个所述DC/AC模组三相输出电压调制波系数ki，i＝1,2,...N，以及步骤110中得到的N个所述DC/AC模组三相输出电压Uai，Ubi，Uci，i＝1,2,...N，计算得到N个所述DC/AC模组三相输出电压调制波Umai，Umbi，Umci，i＝1,2,...N；
步骤112，根据步骤111中得到的N个所述DC/AC模组三相输出电压调制波Umai，Umbi，Umci，i＝1,2,...N，对N个所述DC/AC模组进行对应的SVPWM调制和发波，实现N个所述DC/AC模组的统一闭环控制。
作为上述方案的改进，步骤109在根据步骤102中得到的三相电网电压相角θg和预先获知的所述移相变压器的N个移相角θpi，i＝1,2,...N，计算出并网模式下N个所述DC/AC模组输出电压相角θgi，i＝1,2,...N，所采用的计算式为：θgi＝θg+θpi,i＝1,2,...N。
依据本发明的第四方面，提供了一种电池储能系统工作在并网模式下的控制装置，包括：
并网采样模块，用于采样三相电网电压实际值并记为Uga，Ugb，Ugc；采样所述电池储能系统三相输出电流实际值并记为Ia，Ib，Ic；采样N个所述储能电池簇的直流电压实际值并记为Udci，i＝1,2,...N；采样N个所述储能电池簇的荷电状态并记为SOCi，i＝1,2,...N；
锁相模块，用于对采样的三相电网电压实际值Uga，Ugb，Ugc进行锁相获得三相电网电压相角θg、三相电网电压d轴分量Ugd以及三相电网电压q轴分量Ugq；
旋转变换模块，用于通过同步旋转坐标变换将采样的所述电池储能系统三相输出电流实际值Ia，Ib，Ic转换成旋转坐标系下所述电池储能系统三相输出电流d轴分量Id和所述电池储能系统三相输出电流q轴分量Iq；
功率计算模块，用于根据三相电网电压d轴分量Ugd和三相电网电压q轴分量Ugq，以及所述电池储能系统三相输出电流d轴分量Id和所述电池储能系统三相输出电流q轴分量Iq，计算得到所述电池储能系统输出有功功率Pg和所述电池储能系统输出无功功率Qg；
功率调节模块，用于根据系统有功功率参考值Pref、系统无功功率参考值Qref，以及所述电池储能系统输出有功功率Pg和所述电池储能系统输出无功功率Qg，分别通过有功功率调节器和无功功率调节器，计算得到系统有功电流d轴参考值Iref_d和系统无功电流q轴参考值Iref_q；
并网电流调节模块，用于根据所述电池储能系统三相输出电流d轴分量Id和所述电池储能系统三相输出电流q轴分量Iq，以及系统有功电流d轴参考值Iref_d和系统无功电流q轴参考值Iref_q，分别通过有功电流调节器和无功电流调节器，计算得到有功电流调节器输出Uout_d和无功电流调节器输出Uout_q；
并网输出电压计算模块，用于根据三相电网电压d轴分量Ugd和三相电网电压q轴分量Ugq，以及有功电流调节器输出Uout_d和无功电流调节器输出Uout_q，计算得到并网模式下所述电池储能系统三相输出电压d轴分量Egd和所述电池储能系统三相输出电压q轴分量Egq；
并网SOC均衡模块，用于根据N个所述储能电池簇的荷电状态SOCi，i＝1,2,...N，计算得到N个所述DC/AC模组三相输出电压调制波系数ki，i＝1,2,...N；
并网移相模块，用于根据三相电网电压相角θg和预先获知的所述移相变压器的N个移相角θpi，i＝1,2,...N，采用计算式：θgi＝θg+θpi,i＝1,2,...N，计算出并网模式下N个所述DC/AC模组输出电压相角θgi，i＝1,2,...N；
并网模组电压计算模块，用于根据并网模式下N个所述DC/AC模组输出电压相角θgi，i＝1,2,...N，并网模式下所述电池储能系统三相输出电压d轴分量Egd和所述电池储能系统三相输出电压q轴分量Egq，计算得到N个所述DC/AC模组三相输出电压Uai，Ubi，Uci，i＝1,2,...N；
并网调制波计算模块，用于根据N个所述储能电池簇的直流电压实际值Udci，i＝1,2,...N，N个所述DC/AC模组三相输出电压调制波系数ki，i＝1,2,...N，N个所述DC/AC模组三相输出电压Uai，Ubi，Uci，i＝1,2,...N，计算得到N个所述DC/AC模组三相输出电压调制波Umai，Umbi，Umci，i＝1,2,...N；
并网SVPWM调制模块，用于根据N个所述DC/AC模组三相输出电压调制波Umai，Umbi，Umci，i＝1,2,...N，对N个所述DC/AC模组进行对应的SVPWM调制和发波，实现N个所述DC/AC模组的统一闭环控制。
依据本发明的第五方面，提供了一种电池储能系统工作在离网模式下的控制方法，包括：
步骤201，采样所述电池储能系统三相输出电压实际值并记为Ua，Ub，Uc；采样所述电池储能系统三相输出电流实际值并记为Ia，Ib，Ic；采样N个所述储能电池簇的直流电压实际值并记为Udci，i＝1,2,...N；采样N个所述储能电池簇的荷电状态并记为SOCi，i＝1,2,...N；
步骤202，根据给定的所述电池储能系统三相输出电压的相角θv，以及步骤201中得到的所述电池储能系统三相输出电压实际值Ua，Ub，Uc，计算得到所述电池储能系统三相输出电压d轴分量Ud和所述电池储能系统三相输出电压q轴分量Uq；
步骤203，根据给定的所述电池储能系统三相输出电压的相角θv，以及步骤201中得到的所述电池储能系统三相输出电流实际值Ia，Ib，Ic，计算得到所述电池储能系统三相输出电流d轴分量Id和所述电池储能系统三相输出电流q轴分量Iq；
步骤204，根据系统有功电压参考值Uref_d、系统无功电压参考值Uref_q，以及步骤202中得到的所述电池储能系统三相输出电压d轴分量Ud和所述电池储能系统三相输出电压q轴分量Uq，分别通过有功电压调节器和无功电压调节器，计算得到系统有功电流d轴参考值Iref_d和系统无功电流q轴参考值Iref_q；
步骤205，根据步骤203中得到的所述电池储能系统三相输出电流d轴分量Id和所述电池储能系统三相输出电流q轴分量Iq，以及步骤204中得到的系统有功电流d轴参考值Iref_d和系统无功电流q轴参考值Iref_q，分别通过有功电流调节器和无功电流调节器，计算得到有功电流调节器输出Uout_d和无功电流调节器输出Uout_q；
步骤206，根据步骤202中得到的所述电池储能系统三相输出电压d轴分量Ud和所述电池储能系统三相输出电压q轴分量Uq，以及步骤205中得到的有功电流调节器输出Uout_d和无功电流调节器输出Uout_q，计算得到离网模式下所述电池储能系统三相输出电压d轴分量Ed和所述电池储能系统三相输出电压q轴分量Eq；
步骤207，根据步骤201中得到的N个所述储能电池簇的荷电状态SOCi，i＝1,2,...N，计算得到N个所述DC/AC模组三相输出电压调制波系数ki，i＝1,2,...N；
步骤208，根据给定的所述电池储能系统三相输出电压的相角θv和预先获知的所述移相变压器的N个移相角θpi,i＝1,2,...N，计算出离网模式下N个所述DC/AC模组输出电压相角θvi,i＝1,2,...N；
步骤209，根据步骤208中得到的离网模式下N个所述DC/AC模组输出电压相角θvi,i＝1,2,...N，以及步骤206中得到的离网模式下所述电池储能系统三相输出电压d轴分量Ed和所述电池储能系统三相输出电压q轴分量Eq，计算得到N个所述DC/AC模组三相输出电压Uai，Ubi，Uci，i＝1,2,...N；
步骤210，根据步骤201中得到的N个所述储能电池簇的直流电压实际值Udci，i＝1,2,...N，步骤207中得到的N个所述DC/AC模组三相输出电压调制波系数ki，i＝1,2,...N，以及步骤209中得到的N个所述DC/AC模组三相输出电压Uai，Ubi，Uci，i＝1,2,...N，计算得到N个所述DC/AC模组三相输出电压调制波Umai，Umbi，Umci，i＝1,2,...N；
步骤211，根据步骤210中得到的N个所述DC/AC模组三相输出电压调制波Umai，Umbi，Umci，i＝1,2,...N，对N个所述DC/AC模组进行对应的SVPWM调制和发波，实现N个所述DC/AC模组的统一闭环控制。
作为上述方案的改进，步骤208在根据给定的所述电池储能系统三相输出电压的相角θv和预先获知的所述移相变压器的N个移相角θpi，i＝1,2,...N，计算出离网模式下N个所述DC/AC模组输出电压相角θvi，i＝1,2,...N，所采用的计算式为：θvi＝θv+θpi,i＝1,2,...N。
依据本发明的第六方面，提供了一种电池储能系统工作在离网模式下的控制装置，包括：
离网采样模块，用于采样所述电池储能系统三相输出电压实际值并记为Ua，Ub，Uc；采样所述电池储能系统三相输出电流实际值并记为Ia，Ib，Ic；采样N个所述储能电池簇的直流电压实际值并记为Udci，i＝1,2,...N；采样N个所述储能电池簇的荷电状态并记为SOCi，i＝1,2,...N；
电压分量计算模块，用于根据给定的所述电池储能系统三相输出电压的相角θv，以及所述电池储能系统三相输出电压实际值Ua，Ub，Uc，计算得到所述电池储能系统三相输出电压d轴分量Ud和所述电池储能系统三相输出电压q轴分量Uq；
电流分量计算模块，用于根据给定的所述电池储能系统三相输出电压的相角θv，以及所述电池储能系统三相输出电流实际值Ia，Ib，Ic，计算得到所述电池储能系统三相输出电流d轴分量Id和所述电池储能系统三相输出电流q轴分量Iq；
电压调节模块，用于根据系统有功电压参考值Uref_d、系统无功电压参考值Uref_q，以及所述电池储能系统三相输出电压d轴分量Ud和所述电池储能系统三相输出电压q轴分量Uq，分别通过有功电压调节器和无功电压调节器，计算得到系统有功电流d轴参考值Iref_d和系统无功电流q轴参考值Iref_q；
离网电流调节模块，用于根据所述电池储能系统三相输出电流d轴分量Id和所述电池储能系统三相输出电流q轴分量Iq，以及系统有功电流d轴参考值Iref_d和系统无功电流q轴参考值Iref_q，分别通过有功电流调节器和无功电流调节器，计算得到有功电流调节器输出Uout_d和无功电流调节器输出Uout_q；
离网输出电压计算模块，用于根据所述电池储能系统三相输出电压d轴分量Ud和所述电池储能系统三相输出电压q轴分量Uq，以及有功电流调节器输出Uout_d和无功电流调节器输出Uout_q，计算得到离网模式下所述电池储能系统三相输出电压d轴分量Ed和所述电池储能系统三相输出电压q轴分量Eq；
离网SOC均衡模块，用于根据N个所述储能电池簇的荷电状态SOCi，i＝1,2,...N，计算得到N个所述DC/AC模组三相输出电压调制波系数ki，i＝1,2,...N；
离网移相模块，用于根据给定的所述电池储能系统三相输出电压的相角θv和预先获知的所述移相变压器的N个移相角θpi，i＝1,2,...N，采用计算式：θvi＝θv+θpi,i＝1,2,...N，计算出离网模式下N个所述DC/AC模组输出电压相角θvi，i＝1,2,...N；
离网模组电压计算模块，用于根据离网模式下N个所述DC/AC模组输出电压相角θvi，i＝1,2,...N，以及离网模式下所述电池储能系统三相输出电压d轴分量Ed和所述电池储能系统三相输出电压q轴分量Eq，计算得到N个所述DC/AC模组三相输出电压Uai，Ubi，Uci，i＝1,2,...N；
离网调制波计算模块，用于根据N个所述储能电池簇的直流电压实际值Udci，i＝1,2,...N，N个所述DC/AC模组三相输出电压调制波系数ki，，i＝1,2,...N，以及N个所述DC/AC模组三相输出电压Uai，Ubi，Uci，i＝1,2,...N，计算得到N个所述DC/AC模组三相输出电压调制波Umai，Umbi，Umci，i＝1,2,...N；
离网SVPWM调制模块，用于根据N个所述DC/AC模组三相输出电压调制波Umai，Umbi，Umci，i＝1,2,...N，对N个所述DC/AC模组进行对应的SVPWM调制和发波，实现N个所述DC/AC模组的统一闭环控制。
依据本发明的第七方面，提供了一种中央控制器，所述中央控制器装配于上述电池储能系统中，所述中央控制器内存储有计算机程序，在所述电池储能系统工作在并网模式或者离网模式下时，所述计算机程序由所述中央控制器加载并执行，以实现上述的控制方法。
本发明各实施例的有益效果：
本发明实施例的电池储能系统，其一由于仅有多个DC/AC模组的单级功率变换，功率转换效率较高；其二由于每个DC/AC模组的直流侧接一个储能电池簇，中央控制器电气连接每个DC/AC模组，通过中央控制器对多个DC/AC模组分别进行调制和发波，能够实现对各储能电池簇单独控制的同时，还可以调节相应储能电池簇的充放电进而实现簇间能量均衡；其三由于多个DC/AC模组的交流侧输出是通过移相变压器接入电网，通过将多个DC/AC模组输出电压相角对应叠加移相变压器的移相角，使得多个DC/AC模组输出交错并联，等效提高了系统的开关频率，进而改善了系统动态响应，同时也实现了对系统输出电流的多重化处理，使系统输出电流波形得到大幅改善；其四由于移相变压器的隔离作用消除了DC/AC模组间的直流环流，可有效抑制DC/AC模组间的有功环流和无功环流，从而大幅降低了多机并联谐振的风险；其五由于中央控制器是对多个DC/AC模组统一闭环控制，因此指令响应速度快，一致性好，而且即使个别储能电池簇发生故障，还可通过控制相应DC/AC模组将其旁路，系统仍能继续运行，系统的可用度高。
基于本发明实施例的电池储能系统，本发明实施例的电池储能系统的控制方法和控制装置、包括该电池储能系统的储能型UPS系统，以及装配于该电池储能系统中的中央控制器，均能有效兼顾系统效率、稳定性与能量均衡控制，保证系统高效、可靠、稳定运行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1是本发明实施例的电池储能系统的结构示意图；
图2是本发明实施例的储能型UPS系统的结构及原理框图；
图3是本发明实施例的电池储能系统在并网模式下的控制原理框图；
图4是本发明实施例的电池储能系统在并网模式下的控制方法流程示意图；
图5是本发明实施例的电池储能系统在并网模式下的三相电网电压和三相输出电流波形的仿真图；
图6是本发明实施例的电池储能系统在并网模式下的控制装置结构示意图；
图7是本发明实施例的电池储能系统在离网模式下的控制原理框图；
图8是本发明实施例的电池储能系统在离网模式下的控制方法流程示意图；
图9是本发明实施例的电池储能系统在离网模式下的三相输出电压和三相输出电流波形的仿真图；
图10是本发明实施例的电池储能系统在离网模式下的控制装置结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。
图1是本发明实施例的电池储能系统的结构示意图。如图1所示，本发明实施例的电池储能系统，包括：N个DC/AC模组，N个储能电池簇，一中央控制器和一移相变压器，N≥2。每个DC/AC模组的直流侧各接一个储能电池簇，N个DC/AC模组的交流侧输出通过同一个移相变压器接入电网；中央控制器电气连接每个DC/AC模组，用于获取N个DC/AC模组输出电压的调制波，对N个DC/AC模组分别进行调制和发波，实现对N个DC/AC模组的统一闭环控制。
本发明实施例的电池储能系统，其一由于仅有多个DC/AC模组的单级功率变换，功率转换效率较高；其二由于每个DC/AC模组的直流侧接一个储能电池簇，中央控制器电气连接每个DC/AC模组，通过中央控制器对多个DC/AC模组分别进行调制和发波，能够实现对各储能电池簇单独控制的同时，还可以调节相应储能电池簇的充放电进而实现簇间能量均衡；其三由于多个DC/AC模组的交流侧输出是通过移相变压器接入电网，通过将多个DC/AC模组输出电压相角对应叠加移相变压器的移相角，使得多个DC/AC模组输出交错并联，等效提高了系统的开关频率，进而改善了系统动态响应，同时也实现了对系统输出电流的多重化处理，使系统输出电流波形得到大幅改善；其四由于移相变压器的隔离作用消除了DC/AC模组间的直流环流，可有效抑制DC/AC模组间的有功环流和无功环流，从而大幅降低了多机并联谐振的风险；其五由于中央控制器是对多个DC/AC模组统一闭环控制，因此指令响应速度快，一致性好，而且即使个别储能电池簇发生故障，还可通过控制相应DC/AC模组将其旁路，系统仍能继续运行，系统的可用度高。
一优选实施例中，仍参见图1，N个DC/AC模组均为三相桥式逆变单元，是由三组可控硅组成的，可利用不同时间的触发，把直流电变成交流电。中央控制器获取N个DC/AC模组三相输出电压的调制波，对N个DC/AC模组分别进行SVPWM(Space Vector Pulse WidthModulation，空间矢量脉宽调制)和发波，最终控制移相变压器向三相电网输出三相交流电。
SVPWM逆变器输出线电压基波最大值为直流侧电压，比一般的SPWM(SinusoidalPulse Width Modulation，正弦波脉宽调制)逆变器输出电压的利用率高15％，因此相比于对N个DC/AC模组分别进行SPWM或其他方式的调制，该优选实施例能够提高输出电压的利用率。
图2是本发明实施例的储能型UPS系统的结构及原理框图。如图2所示，本发明实施例的储能型UPS系统，连接在电网的电压输入端与电压输出端之间，包括快速开关以及上述的电池储能系统。
当电网电压正常时，由电网向负载供电，储能型UPS系统工作在并网模式下：控制电网对电池储能系统进行充电，或者控制电池储能系统向电网进行放电；从而控制其内的电池储能系统可以并网供电参与电网削峰填谷，获取商业化收益，一定程度上降低储能型UPS系统成本。
当电网电压出现暂降或者中断时，储能型UPS系统工作在离网模式下：控制快速开关将电池储能系统断开电网，并控制电池储能系统向负载供电；从而能够快速识别电网故障，实现电网电压暂降模式下高质量持续性稳定供电。
本发明实施例的储能型UPS系统，由于其内采用的是上述的电池储能系统，因此无论是工作在并网模式下还是离网模式下，均能够有效兼顾系统效率、稳定性与能量均衡控制，保证系统高效、可靠、稳定运行。
图3是本发明实施例的电池储能系统在并网模式下的控制原理框图；图4是本发明实施例的电池储能系统在并网模式下的控制方法流程示意图。
当储能型UPS系统工作在并网模式下时，参见图3和图4所示，本发明实施例提供的一种电池储能系统在并网模式下的控制方法，包括：
步骤101，采样三相电网电压实际值并记为Uga，Ugb，Ugc；采样电池储能系统三相输出电流实际值并记为Ia，Ib，Ic；采样N个储能电池簇的直流电压实际值并记为Udci，i＝1,2,...N；采样N个储能电池簇的荷电状态并记为SOCi，i＝1,2,...N；
步骤102，对步骤101中采样的三相电网电压实际值Uga，Ugb，Ugc进行锁相获得三相电网电压相角θg、三相电网电压d轴分量Ugd以及三相电网电压q轴分量Ugq。
需要说明的是，该步骤102是通过锁相环(Phase Locked Loop，PLL)进行的锁相。顾名思义，锁相环就是锁定相位的环路。本实施例中锁相环采用的是基于双二阶广义积分器软件锁相环。
步骤103，通过同步旋转坐标变换将步骤101中采样的电池储能系统三相输出电流实际值Ia，Ib，Ic转换成旋转坐标系下电池储能系统三相输出电流d轴分量Id和电池储能系统三相输出电流q轴分量Iq，其计算式为：
Figure BDA0003661031570000091
步骤104，根据步骤102中得到的三相电网电压d轴分量Ugd和三相电网电压q轴分量Ugq，以及步骤103中得到的电池储能系统三相输出电流d轴分量Id和电池储能系统三相输出电流q轴分量Iq，计算得到电池储能系统输出有功功率Pg和电池储能系统输出无功功率Qg，其计算式为：
Figure BDA0003661031570000092
步骤105，根据系统有功功率参考值Pref、系统无功功率参考值Qref，以及步骤104中得到的电池储能系统输出有功功率Pg和电池储能系统输出无功功率Qg，分别通过有功功率调节器和无功功率调节器，计算得到系统有功电流d轴参考值Iref_d和系统无功电流q轴参考值Iref_q，其计算式为：
Figure BDA0003661031570000093
其中，KP1为功率调节器的比例系数，KI1为功率调节器的积分系数；
步骤106，根据步骤103中得到的电池储能系统三相输出电流d轴分量Id和电池储能系统三相输出电流q轴分量Iq，以及步骤105中得到的系统有功电流d轴参考值Iref_d和系统无功电流q轴参考值Iref_q，分别通过有功电流调节器和无功电流调节器，计算得到有功电流调节器输出Uout_d和无功电流调节器输出Uout_q，其计算式为：
Figure BDA0003661031570000101
其中，KP2为电流调节器的比例系数，KI2为电流调节器的积分系数；
步骤107，根据步骤102中得到的三相电网电压d轴分量Ugd和三相电网电压q轴分量Ugq，以及步骤106中得到的有功电流调节器输出Uout_d和无功电流调节器输出Uout_q，计算得到并网模式下电池储能系统三相输出电压d轴分量Egd和电池储能系统三相输出电压q轴分量Egq，其计算式为：
Figure BDA0003661031570000102
步骤108，根据步骤101中得到的N个储能电池簇的荷电状态SOCi，i＝1,2,...N，计算得到N个DC/AC模组三相输出电压调制波系数ki，i＝1,2,...N，其计算式为：
Figure BDA0003661031570000103
需要说明的是，在并网模式下，电网与电池储能系统之间可以进行充放电，因此需要分别计算出电池储能系统在放电情形下和充电情形下的N个DC/AC模组三相输出电压调制波系数ki，i＝1,2,...N。
步骤109，根据步骤102中得到的三相电网电压相角θg和预先获知的移相变压器的N个移相角θpi,i＝1,2,...N，计算出并网模式下N个DC/AC模组输出电压相角θgi,i＝1,2,...N，其计算式为：
θgi＝θg+θpi,i＝1,2,...N
需要说明的是，移相变压器的移相角可根据DC/AC模组的接入数量预先获知到，该步骤109是将预先获知的移相变压器的N个移相角θpi与三相电网电压相角θg进行直接叠加，得到并网模式下N个DC/AC模组输出电压相角θgi。该直接叠加方式较为简单且控制效果颇好，为一种优选的相角计算方式。当然，本发明并不限于上述的相角直接叠加方式，例如还可以将预先获知的移相变压器的N个移相角θpi做反相处理、移相处理或倍数处理后，再与三相电网电压相角θg进行叠加。
步骤110，根据步骤109中得到的并网模式下N个DC/AC模组输出电压相角θgi,i＝1,2,...N，以及步骤107中得到的并网模式下电池储能系统三相输出电压d轴分量Egd和电池储能系统三相输出电压q轴分量Egq，计算得到N个DC/AC模组三相输出电压Uai，Ubi，Uci，i＝1,2,...N，其计算式为：
Figure BDA0003661031570000111
步骤111，根据步骤101中得到的N个储能电池簇的直流电压实际值Udci，i＝1,2,...N，步骤108中得到的N个DC/AC模组三相输出电压调制波系数ki，i＝1,2,...N，以及步骤110中得到的N个DC/AC模组三相输出电压Uai，Ubi，Uci，i＝1,2,...N，计算得到N个DC/AC模组三相输出电压调制波Umai，Umbi，Umci，i＝1,2,...N，其计算式为：
Figure BDA0003661031570000112
步骤112，根据步骤111中得到的N个DC/AC模组三相输出电压调制波Umai，Umbi，Umci，i＝1,2,...N，对N个DC/AC模组进行对应的SVPWM调制和发波，实现N个DC/AC模组的统一闭环控制。
图5是本发明实施例的电池储能系统在并网模式下的三相电网电压和三相输出电流波形的仿真图。仿真中三相电网线电压有效值10kV，系统有功功率为500kVA，电池储能系统的开关频率为8kHz，三相输出电流总谐波失真(Total Harmonic Distortion，THD)分别为0.16％、0.15％和0.18％，由此可知三相输出电流波形质量很好。
与图4所示的电池储能系统在并网模式下的控制方法同属于一个技术构思，本发明实施例还对应提供了一种控制装置。图6是本发明实施例的电池储能系统在并网模式下的控制装置结构示意图。当储能型UPS系统工作在并网模式下时，参见图6所示，本发明实施例提供的一种电池储能系统在并网模式下的控制装置，包括：
并网采样模块601，用于采样三相电网电压实际值并记为Uga，Ugb，Ugc；采样电池储能系统三相输出电流实际值并记为Ia，Ib，Ic；采样N个储能电池簇的直流电压实际值并记为Udci，i＝1,2,...N；采样N个储能电池簇的荷电状态并记为SOCi，i＝1,2,...N；
锁相模块602，用于对采样的三相电网电压实际值Uga，Ugb，Ugc进行锁相获得三相电网电压相角θg、三相电网电压d轴分量Ugd以及三相电网电压q轴分量Ugq；
旋转变换模块603，用于通过同步旋转坐标变换将采样的电池储能系统三相输出电流实际值Ia，Ib，Ic转换成旋转坐标系下电池储能系统三相输出电流d轴分量Id和电池储能系统三相输出电流q轴分量Iq；
功率计算模块604，用于根据三相电网电压d轴分量Ugd和三相电网电压q轴分量Ugq，以及电池储能系统三相输出电流d轴分量Id和电池储能系统三相输出电流q轴分量Iq，计算得到电池储能系统输出有功功率Pg和电池储能系统输出无功功率Qg；
功率调节模块605，用于根据系统有功功率参考值Pref、系统无功功率参考值Qref，以及电池储能系统输出有功功率Pg和电池储能系统输出无功功率Qg，分别通过有功功率调节器和无功功率调节器，计算得到系统有功电流d轴参考值Iref_d和系统无功电流q轴参考值Iref_q；
并网电流调节模块606，用于根据电池储能系统三相输出电流d轴分量Id和电池储能系统三相输出电流q轴分量Iq，以及系统有功电流d轴参考值Iref_d和系统无功电流q轴参考值Iref_q，分别通过有功电流调节器和无功电流调节器，计算得到有功电流调节器输出Uout_d和无功电流调节器输出Uout_q；
并网输出电压计算模块607，用于根据三相电网电压d轴分量Ugd和三相电网电压q轴分量Ugq，以及有功电流调节器输出Uout_d和无功电流调节器输出Uout_q，计算得到并网模式下电池储能系统三相输出电压d轴分量Egd和电池储能系统三相输出电压q轴分量Egq；
并网SOC均衡模块608，用于根据N个储能电池簇的荷电状态SOCi，i＝1,2,...N，计算得到N个DC/AC模组三相输出电压调制波系数ki，i＝1,2,...N；
并网移相模块609，用于根据三相电网电压相角θg和预先获知的移相变压器的N个移相角θpi，i＝1,2,...N，采用计算式：θgi＝θg+θpi,i＝1,2,...N，计算出并网模式下N个DC/AC模组输出电压相角θgi，i＝1,2,...N；
并网模组电压计算模块610，用于根据并网模式下N个DC/AC模组输出电压相角θgi，i＝1,2,...N，并网模式下电池储能系统三相输出电压d轴分量Egd和电池储能系统三相输出电压q轴分量Egq，计算得到N个DC/AC模组三相输出电压Uai，Ubi，Uci，i＝1,2,...N；
并网调制波计算模块611，用于根据N个储能电池簇的直流电压实际值Udci，i＝1,2,...N，N个DC/AC模组三相输出电压调制波系数ki，i＝1,2,...N，N个DC/AC模组三相输出电压Uai，Ubi，Uci，i＝1,2,...N，计算得到N个DC/AC模组三相输出电压调制波Umai，Umbi，Umci，i＝1,2,...N；
并网SVPWM调制模块612，用于根据N个DC/AC模组三相输出电压调制波Umai，Umbi，Umci，i＝1,2,...N，对N个DC/AC模组进行对应的SVPWM调制和发波，实现N个DC/AC模组的统一闭环控制。
本发明实施例的电池储能系统在并网模式下的控制装置，各模块的计算式可以参见方法实施例的对应步骤，在此不再赘述。
图7是本发明实施例的电池储能系统在离网模式下的控制原理框图；图8是本发明实施例的电池储能系统在离网模式下的控制方法流程示意图。
当储能型UPS系统工作在离网模式下时，参见图7和图8所示，本发明实施例提供的一种电池储能系统在离网模式下的控制方法，包括：
步骤201，采样电池储能系统三相输出电压实际值并记为Ua，Ub，Uc；采样电池储能系统三相输出电流实际值并记为Ia，Ib，Ic；采样N个储能电池簇的直流电压实际值并记为Udci，i＝1,2,...N；采样N个储能电池簇的荷电状态并记为SOCi，i＝1,2,...N；
步骤202，根据给定的电池储能系统三相输出电压的相角θv，以及步骤201中得到的电池储能系统三相输出电压实际值Ua，Ub，Uc，计算得到电池储能系统三相输出电压d轴分量Ud和电池储能系统三相输出电压q轴分量Uq，其计算式为：
Figure BDA0003661031570000131
步骤203，根据给定的电池储能系统三相输出电压的相角θv，以及步骤201中得到的电池储能系统三相输出电流实际值Ia，Ib，Ic，计算得到电池储能系统三相输出电流d轴分量Id和电池储能系统三相输出电流q轴分量Iq，其计算式为：
Figure BDA0003661031570000132
步骤204，根据系统有功电压参考值Uref_d、系统无功电压参考值Uref_q，步骤202中得到的电池储能系统三相输出电压d轴分量Ud和电池储能系统三相输出电压q轴分量Uq，分别通过有功电压调节器和无功电压调节器，计算得到系统有功电流d轴参考值Iref_d和系统无功电流q轴参考值Iref_q，其计算式为：
Figure BDA0003661031570000133
其中，KP3为电压调节器的比例系数，KI3为电压调节器的积分系数；
步骤205，根据步骤203中得到的电池储能系统三相输出电流d轴分量Id和电池储能系统三相输出电流q轴分量Iq，以及步骤204中得到的系统有功电流d轴参考值Iref_d和系统无功电流q轴参考值Iref_q，分别通过有功电流调节器和无功电流调节器，计算得到有功电流调节器输出Uout_d和无功电流调节器输出Uout_q，其计算式为：
Figure BDA0003661031570000141
其中，KP2为电流调节器的比例系数，KI2为电流调节器的积分系数；
步骤206，根据步骤202中得到的电池储能系统三相输出电压d轴分量Ud和电池储能系统三相输出电压q轴分量Uq，以及步骤205中得到的有功电流调节器输出Uout_d和无功电流调节器输出Uout_q，计算得到离网模式下电池储能系统三相输出电压d轴分量Ed和电池储能系统三相输出电压q轴分量Eq，其计算式为：
Figure BDA0003661031570000142
步骤207，根据步骤201中得到的N个储能电池簇的荷电状态SOCi，i＝1,2,...N，计算得到N个DC/AC模组三相输出电压调制波系数ki，i＝1,2,...N，其计算式为：
Figure BDA0003661031570000143
需要说明的是，在离网模式下，是由电池储能系统向负载供电，电池储能系统对外放电，因此只需要计算电池储能系统在放电情形下的N个DC/AC模组三相输出电压调制波系数ki，i＝1,2,...N。
步骤208，根据给定的电池储能系统三相输出电压的相角θv和预先获知的移相变压器的N个移相角θpi,i＝1,2,...N，计算出离网模式下N个DC/AC模组输出电压相角θvi,i＝1,2,...N，其计算式为：
θvi＝θv+θpi,i＝1,2,...N
需要说明的是，移相变压器的移相角可根据DC/AC模组的接入数量预先获知到，该步骤208是将预先获知的移相变压器的N个移相角θpi与给定的电池储能系统三相输出电压的相角θv进行直接叠加，得到离网模式下N个DC/AC模组输出电压相角θvi。该直接叠加方式较为简单且控制效果颇好，为一种优选的相角计算方式。当然，本发明并不限于上述的相角直接叠加方式，例如还可以将预先获知的移相变压器的N个移相角θpi做反相处理、移相处理或倍数处理后，再与给定的电池储能系统三相输出电压的相角θv进行叠加。
步骤209，根据步骤208中得到的离网模式下N个DC/AC模组输出电压相角θvi,i＝1,2,...N，以及步骤206中得到的离网模式下电池储能系统三相输出电压d轴分量Ed和电池储能系统三相输出电压q轴分量Eq，计算得到N个DC/AC模组三相输出电压Uai，Ubi，Uci，i＝1,2,...N，其计算式为：
Figure BDA0003661031570000151
步骤210，根据步骤201中得到的N个储能电池簇的直流电压实际值Udci，i＝1,2,...N，步骤207中得到的N个DC/AC模组三相输出电压调制波系数ki，i＝1,2,...N，以及步骤9中得到的N个DC/AC模组三相输出电压Uai，Ubi，Uci，i＝1,2,...N，计算得到N个DC/AC模组三相输出电压调制波Umai，Umbi，Umci，i＝1,2,...N，其计算式为：
Figure BDA0003661031570000152
步骤211，根据步骤210中得到的N个DC/AC模组三相输出电压调制波Umai，Umbi，Umci，i＝1,2,...N，对N个DC/AC模组进行对应的SVPWM调制和发波，实现N个DC/AC模组的统一闭环控制。
图9是本发明实施例的电池储能系统在离网模式下的三相输出电压和三相输出电流波形的仿真图。仿真中三相输出线电压有效值10kV，系统容量为500kVA，电池储能系统的开关频率为8kHz，三相输出电压总谐波失真(THD)分别为1.20％、1.43％和1.29％，由此可知三相输出电压波形质量很好。
与图8所示的电池储能系统在离网模式下的控制方法同属于一个技术构思，本发明实施例还对应提供了一种控制装置。图10是本发明实施例的电池储能系统在离网模式下的控制装置结构示意图。当储能型UPS系统工作在离网模式下时，参见图10所示，本发明实施例提供的一种电池储能系统在离网模式下的控制装置，包括：
离网采样模块901，用于采样电池储能系统三相输出电压实际值并记为Ua，Ub，Uc；采样电池储能系统三相输出电流实际值并记为Ia，Ib，Ic；采样N个储能电池簇的直流电压实际值并记为Udci，i＝1,2,...N；采样N个储能电池簇的荷电状态并记为SOCi，i＝1,2,...N；
电压分量计算模块902，用于根据给定的电池储能系统三相输出电压的相角θv，以及电池储能系统三相输出电压实际值Ua，Ub，Uc，计算得到电池储能系统三相输出电压d轴分量Ud和电池储能系统三相输出电压q轴分量Uq；
电流分量计算模块903，用于根据给定的电池储能系统三相输出电压的相角θv，以及电池储能系统三相输出电流实际值Ia，Ib，Ic，计算得到电池储能系统三相输出电流d轴分量Id和电池储能系统三相输出电流q轴分量Iq；
电压调节模块904，用于根据系统有功电压参考值Uref_d、系统无功电压参考值Uref_q，以及电池储能系统三相输出电压d轴分量Ud和电池储能系统三相输出电压q轴分量Uq，分别通过有功电压调节器和无功电压调节器，计算得到系统有功电流d轴参考值Iref_d和系统无功电流q轴参考值Iref_q；
离网电流调节模块905，用于根据电池储能系统三相输出电流d轴分量Id和电池储能系统三相输出电流q轴分量Iq，以及系统有功电流d轴参考值Iref_d和系统无功电流q轴参考值Iref_q，分别通过有功电流调节器和无功电流调节器，计算得到有功电流调节器输出Uout_d和无功电流调节器输出Uout_q；
离网输出电压计算模块906，用于根据电池储能系统三相输出电压d轴分量Ud和电池储能系统三相输出电压q轴分量Uq，以及有功电流调节器输出Uout_d和无功电流调节器输出Uout_q，计算得到离网模式下电池储能系统三相输出电压d轴分量Ed和电池储能系统三相输出电压q轴分量Eq；
离网SOC均衡模块907，用于根据N个储能电池簇的荷电状态SOCi，i＝1,2,...N，计算得到N个DC/AC模组三相输出电压调制波系数ki，i＝1,2,...N；
离网移相模块908，用于根据给定的电池储能系统三相输出电压的相角θv和预先获知的移相变压器的N个移相角θpi，i＝1,2,...N，采用计算式：θvi＝θv+θpi,i＝1,2,...N，计算出离网模式下N个DC/AC模组输出电压相角θvi，i＝1,2,...N；
离网模组电压计算模块909，用于根据离网模式下N个DC/AC模组输出电压相角θvi，i＝1,2,...N，以及离网模式下电池储能系统三相输出电压d轴分量Ed和电池储能系统三相输出电压q轴分量Eq，计算得到N个DC/AC模组三相输出电压Uai，Ubi，Uci，i＝1,2,...N；
离网调制波计算模块910，用于根据N个储能电池簇的直流电压实际值Udci，i＝1,2,...N，N个DC/AC模组三相输出电压调制波系数ki，，i＝1,2,...N，以及N个DC/AC模组三相输出电压Uai，Ubi，Uci，i＝1,2,...N，计算得到N个DC/AC模组三相输出电压调制波Umai，Umbi，Umci，i＝1,2,...N；
离网SVPWM调制模块911，用于根据N个DC/AC模组三相输出电压调制波Umai，Umbi，Umci，i＝1,2,...N，对N个DC/AC模组进行对应的SVPWM调制和发波，实现N个DC/AC模组的统一闭环控制。
本发明实施例的电池储能系统在离网模式下的控制装置，各模块的计算式可以参见方法实施例的对应步骤，在此不再赘述。
与前述的电池储能系统在并网模式或离网模式下的控制方法同属于一个技术构思，本发明实施例还提供了一种中央控制器，该中央控制器装配于上述电池储能系统中，该中央控制器内存储有计算机程序，在电池储能系统工作在并网模式或者离网模式下时，计算机程序由该中央控制器加载并执行，以实现图4或者图8所述的方法。
综上所述，本发明实施例提供的电池储能系统在并网模式或离网模式下的控制方法和控制装置，通过中央控制器对多个DC/AC模组分别进行SVPWM调制和发波，能够实现对各储能电池簇单独控制的同时，还可以调节相应储能电池簇的充放电进而实现簇间能量均衡；通过将多个DC/AC模组输出电压相角对应叠加移相变压器的移相角，使得多个DC/AC模组输出交错并联，等效提高了系统的开关频率，进而改善了系统动态响应，同时也实现了对系统输出电流的多重化处理，使系统输出电流波形得到大幅改善；而且由于移相变压器的隔离作用消除了DC/AC模组间的直流环流，可有效抑制DC/AC模组间的有功环流和无功环流，从而大幅降低了多机并联谐振的风险；此外由于中央控制器是对多个DC/AC模组统一闭环控制，因此指令响应速度快，一致性好，而且即使个别储能电池簇发生故障，还可通过控制相应DC/AC模组将其旁路，系统仍能继续运行，系统的可用度高。
本领域内的技术人员应明白，本发明各实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个包含有计算机程序的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
这些计算机程序也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算机设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读存储介质的示例。
计算机可读存储介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体，可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种电池储能系统，其特征在于，包括：N个DC/AC模组，N个储能电池簇，一中央控制器和一移相变压器，N≥2；
每个所述DC/AC模组的直流侧接一个所述储能电池簇，N个所述DC/AC模组的交流侧输出通过所述移相变压器接入电网；
所述中央控制器电气连接每个所述DC/AC模组，用于获取N个所述DC/AC模组输出电压的调制波，对N个所述DC/AC模组分别进行调制和发波，实现N个所述DC/AC模组的统一闭环控制。
2.根据权利要求1所述电池储能系统，其特征在于，N个所述DC/AC模组均为三相桥式逆变单元；
所述中央控制器获取N个所述DC/AC模组三相输出电压的调制波，对N个所述DC/AC模组分别进行SVPWM调制和发波；
所述移相变压器向三相电网输出三相交流电。
3.一种储能型UPS系统，连接在电网的电压输入端与电压输出端之间，其特征在于，包括快速开关以及权利要求1或2所述的电池储能系统，
当电网电压正常时，由电网向负载供电，所述储能型UPS系统工作在并网模式下：控制电网对所述电池储能系统进行充电，或者控制所述电池储能系统向电网进行放电；
当电网电压出现暂降或者中断时，所述储能型UPS系统工作在离网模式下：控制所述快速开关将所述电池储能系统断开电网，并控制所述电池储能系统向负载供电。
4.一种权利要求2所述电池储能系统的控制方法，其特征在于，所述电池储能系统应用于储能型UPS系统中，当所述储能型UPS系统工作在并网模式下时，所述方法包括：
步骤101，采样三相电网电压实际值并记为Uga，Ugb，Ugc；采样所述电池储能系统三相输出电流实际值并记为Ia，Ib，Ic；采样N个所述储能电池簇的直流电压实际值并记为Udci，i＝1,2,...N；采样N个所述储能电池簇的荷电状态并记为SOCi，i＝1,2,...N；
步骤102，对步骤101中采样的三相电网电压实际值Uga，Ugb，Ugc进行锁相获得三相电网电压相角θg、三相电网电压d轴分量Ugd以及三相电网电压q轴分量Ugq；
步骤103，通过同步旋转坐标变换将步骤101中采样的所述电池储能系统三相输出电流实际值Ia，Ib，Ic转换成旋转坐标系下所述电池储能系统三相输出电流d轴分量Id和所述电池储能系统三相输出电流q轴分量Iq；
步骤104，根据步骤102中得到的三相电网电压d轴分量Ugd和三相电网电压q轴分量Ugq，以及步骤103中得到的所述电池储能系统三相输出电流d轴分量Id和所述电池储能系统三相输出电流q轴分量Iq，计算得到所述电池储能系统输出有功功率Pg和所述电池储能系统输出无功功率Qg；
步骤105，根据系统有功功率参考值Pref、系统无功功率参考值Qref，以及步骤104中得到的所述电池储能系统输出有功功率Pg和所述电池储能系统输出无功功率Qg，分别通过有功功率调节器和无功功率调节器，计算得到系统有功电流d轴参考值Iref_d和系统无功电流q轴参考值Iref_q；
步骤106，根据步骤103中得到的所述电池储能系统三相输出电流d轴分量Id和所述电池储能系统三相输出电流q轴分量Iq，以及步骤105中得到的系统有功电流d轴参考值Iref_d和系统无功电流q轴参考值Iref_q，分别通过有功电流调节器和无功电流调节器，计算得到有功电流调节器输出Uout_d和无功电流调节器输出Uout_q；
步骤107，根据步骤102中得到的三相电网电压d轴分量Ugd和三相电网电压q轴分量Ugq，以及步骤106中得到的有功电流调节器输出Uout_d和无功电流调节器输出Uout_q，计算得到并网模式下所述电池储能系统三相输出电压d轴分量Egd和所述电池储能系统三相输出电压q轴分量Egq；
步骤108，根据步骤101中得到的N个所述储能电池簇的荷电状态SOCi，i＝1,2,...N，计算得到N个所述DC/AC模组三相输出电压调制波系数ki，i＝1,2,...N；
步骤109，根据步骤102中得到的三相电网电压相角θg和预先获知的所述移相变压器的N个移相角θpi，i＝1,2,...N，计算出并网模式下N个所述DC/AC模组输出电压相角θgi，i＝1,2,...N；
步骤110，根据步骤109中得到的并网模式下N个所述DC/AC模组输出电压相角θgi，i＝1,2,...N，以及步骤107中得到的并网模式下所述电池储能系统三相输出电压d轴分量Egd和所述电池储能系统三相输出电压q轴分量Egq，计算得到N个所述DC/AC模组三相输出电压Uai，Ubi，Uci，i＝1,2,...N；
步骤111，根据步骤101中得到的N个所述储能电池簇的直流电压实际值Udci，i＝1,2,...N，步骤108中得到的N个所述DC/AC模组三相输出电压调制波系数ki，i＝1,2,...N，以及步骤110中得到的N个所述DC/AC模组三相输出电压Uai，Ubi，Uci，i＝1,2,...N，计算得到N个所述DC/AC模组三相输出电压调制波Umai，Umbi，Umci，i＝1,2,...N；
步骤112，根据步骤111中得到的N个所述DC/AC模组三相输出电压调制波Umai，Umbi，Umci，i＝1,2,...N，对N个所述DC/AC模组进行对应的SVPWM调制和发波，实现N个所述DC/AC模组的统一闭环控制。
5.根据权利要求4所述方法，其特征在于，步骤109在根据步骤102中得到的三相电网电压相角θg和预先获知的所述移相变压器的N个移相角θpi，i＝1,2,...N，计算出并网模式下N个所述DC/AC模组输出电压相角θgi，i＝1,2,...N，所采用的计算式为：θgi＝θg+θpi,i＝1,2,...N。
6.一种权利要求2所述电池储能系统的控制装置，其特征在于，所述电池储能系统应用于储能型UPS系统中，在所述储能型UPS系统工作在并网模式下时，所述装置包括：
并网采样模块，用于采样三相电网电压实际值并记为Uga，Ugb，Ugc；采样所述电池储能系统三相输出电流实际值并记为Ia，Ib，Ic；采样N个所述储能电池簇的直流电压实际值并记为Udci，i＝1,2,...N；采样N个所述储能电池簇的荷电状态并记为SOCi，i＝1,2,...N；
锁相模块，用于对采样的三相电网电压实际值Uga，Ugb，Ugc进行锁相获得三相电网电压相角θg、三相电网电压d轴分量Ugd以及三相电网电压q轴分量Ugq；
旋转变换模块，用于通过同步旋转坐标变换将采样的所述电池储能系统三相输出电流实际值Ia，Ib，Ic转换成旋转坐标系下所述电池储能系统三相输出电流d轴分量Id和所述电池储能系统三相输出电流q轴分量Iq；
功率计算模块，用于根据三相电网电压d轴分量Ugd和三相电网电压q轴分量Ugq，以及所述电池储能系统三相输出电流d轴分量Id和所述电池储能系统三相输出电流q轴分量Iq，计算得到所述电池储能系统输出有功功率Pg和所述电池储能系统输出无功功率Qg；
功率调节模块，用于根据系统有功功率参考值Pref、系统无功功率参考值Qref，以及所述电池储能系统输出有功功率Pg和所述电池储能系统输出无功功率Qg，分别通过有功功率调节器和无功功率调节器，计算得到系统有功电流d轴参考值Iref_d和系统无功电流q轴参考值Iref_q；
并网电流调节模块，用于根据所述电池储能系统三相输出电流d轴分量Id和所述电池储能系统三相输出电流q轴分量Iq，以及系统有功电流d轴参考值Iref_d和系统无功电流q轴参考值Iref_q，分别通过有功电流调节器和无功电流调节器，计算得到有功电流调节器输出Uout_d和无功电流调节器输出Uout_q；
并网输出电压计算模块，用于根据三相电网电压d轴分量Ugd和三相电网电压q轴分量Ugq，以及有功电流调节器输出Uout_d和无功电流调节器输出Uout_q，计算得到并网模式下所述电池储能系统三相输出电压d轴分量Egd和所述电池储能系统三相输出电压q轴分量Egq；
并网SOC均衡模块，用于根据N个所述储能电池簇的荷电状态SOCi，i＝1,2,...N，计算得到N个所述DC/AC模组三相输出电压调制波系数ki，i＝1,2,...N；
并网移相模块，用于根据三相电网电压相角θg和预先获知的所述移相变压器的N个移相角θpi，i＝1,2,...N，采用计算式：θgi＝θg+θpi,i＝1,2,...N，计算出并网模式下N个所述DC/AC模组输出电压相角θgi，i＝1,2,...N；
并网模组电压计算模块，用于根据并网模式下N个所述DC/AC模组输出电压相角θgi，i＝1,2,...N，并网模式下所述电池储能系统三相输出电压d轴分量Egd和所述电池储能系统三相输出电压q轴分量Egq，计算得到N个所述DC/AC模组三相输出电压Uai，Ubi，Uci，i＝1,2,...N；
并网调制波计算模块，用于根据N个所述储能电池簇的直流电压实际值Udci，i＝1,2,...N，N个所述DC/AC模组三相输出电压调制波系数ki，i＝1,2,...N，N个所述DC/AC模组三相输出电压Uai，Ubi，Uci，i＝1,2,...N，计算得到N个所述DC/AC模组三相输出电压调制波Umai，Umbi，Umci，i＝1,2,...N；
并网SVPWM调制模块，用于根据N个所述DC/AC模组三相输出电压调制波Umai，Umbi，Umci，i＝1,2,...N，对N个所述DC/AC模组进行对应的SVPWM调制和发波，实现N个所述DC/AC模组的统一闭环控制。
7.一种权利要求2所述电池储能系统的控制方法，其特征在于，所述电池储能系统应用于储能型UPS系统中，在所述储能型UPS系统工作在离网模式下时，所述方法包括：
步骤201，采样所述电池储能系统三相输出电压实际值并记为Ua，Ub，Uc；采样所述电池储能系统三相输出电流实际值并记为Ia，Ib，Ic；采样N个所述储能电池簇的直流电压实际值并记为Udci，i＝1,2,...N；采样N个所述储能电池簇的荷电状态并记为SOCi，i＝1,2,...N；
步骤202，根据给定的所述电池储能系统三相输出电压的相角θv，以及步骤201中得到的所述电池储能系统三相输出电压实际值Ua，Ub，Uc，计算得到所述电池储能系统三相输出电压d轴分量Ud和所述电池储能系统三相输出电压q轴分量Uq；
步骤203，根据给定的所述电池储能系统三相输出电压的相角θv，以及步骤201中得到的所述电池储能系统三相输出电流实际值Ia，Ib，Ic，计算得到所述电池储能系统三相输出电流d轴分量Id和所述电池储能系统三相输出电流q轴分量Iq；
步骤204，根据系统有功电压参考值Uref_d、系统无功电压参考值Uref_q，以及步骤202中得到的所述电池储能系统三相输出电压d轴分量Ud和所述电池储能系统三相输出电压q轴分量Uq，分别通过有功电压调节器和无功电压调节器，计算得到系统有功电流d轴参考值Iref_d和系统无功电流q轴参考值Iref_q；
步骤205，根据步骤203中得到的所述电池储能系统三相输出电流d轴分量Id和所述电池储能系统三相输出电流q轴分量Iq，以及步骤204中得到的系统有功电流d轴参考值Iref_d和系统无功电流q轴参考值Iref_q，分别通过有功电流调节器和无功电流调节器，计算得到有功电流调节器输出Uout_d和无功电流调节器输出Uout_q；
步骤206，根据步骤202中得到的所述电池储能系统三相输出电压d轴分量Ud和所述电池储能系统三相输出电压q轴分量Uq，以及步骤205中得到的有功电流调节器输出Uout_d和无功电流调节器输出Uout_q，计算得到离网模式下所述电池储能系统三相输出电压d轴分量Ed和所述电池储能系统三相输出电压q轴分量Eq；
步骤207，根据步骤201中得到的N个所述储能电池簇的荷电状态SOCi，i＝1,2,...N，计算得到N个所述DC/AC模组三相输出电压调制波系数ki，i＝1,2,...N；
步骤208，根据给定的所述电池储能系统三相输出电压的相角θv和预先获知的所述移相变压器的N个移相角θpi,i＝1,2,...N，计算出离网模式下N个所述DC/AC模组输出电压相角θvi,i＝1,2,...N；
步骤209，根据步骤208中得到的离网模式下N个所述DC/AC模组输出电压相角θvi,i＝1,2,...N，以及步骤206中得到的离网模式下所述电池储能系统三相输出电压d轴分量Ed和所述电池储能系统三相输出电压q轴分量Eq，计算得到N个所述DC/AC模组三相输出电压Uai，Ubi，Uci，i＝1,2,...N；
步骤210，根据步骤201中得到的N个所述储能电池簇的直流电压实际值Udci，i＝1,2,...N，步骤207中得到的N个所述DC/AC模组三相输出电压调制波系数ki，i＝1,2,...N，以及步骤209中得到的N个所述DC/AC模组三相输出电压Uai，Ubi，Uci，i＝1,2,...N，计算得到N个所述DC/AC模组三相输出电压调制波Umai，Umbi，Umci，i＝1,2,...N；
步骤211，根据步骤210中得到的N个所述DC/AC模组三相输出电压调制波Umai，Umbi，Umci，i＝1,2,...N，对N个所述DC/AC模组进行对应的SVPWM调制和发波，实现N个所述DC/AC模组的统一闭环控制。
8.根据权利要求7所述方法，其特征在于，步骤208在根据给定的所述电池储能系统三相输出电压的相角θv和预先获知的所述移相变压器的N个移相角θpi，i＝1,2,...N，计算出离网模式下N个所述DC/AC模组输出电压相角θvi，i＝1,2,...N，所采用的计算式为：θvi＝θv+θpi,i＝1,2,...N。
9.一种权利要求2所述电池储能系统的控制装置，其特征在于，所述电池储能系统应用于储能型UPS系统中，在所述储能型UPS系统工作在离网模式下时，所述装置包括：
离网采样模块，用于采样所述电池储能系统三相输出电压实际值并记为Ua，Ub，Uc；采样所述电池储能系统三相输出电流实际值并记为Ia，Ib，Ic；采样N个所述储能电池簇的直流电压实际值并记为Udci，i＝1,2,...N；采样N个所述储能电池簇的荷电状态并记为SOCi，i＝1,2,...N；
电压分量计算模块，用于根据给定的所述电池储能系统三相输出电压的相角θv，以及所述电池储能系统三相输出电压实际值Ua，Ub，Uc，计算得到所述电池储能系统三相输出电压d轴分量Ud和所述电池储能系统三相输出电压q轴分量Uq；
电流分量计算模块，用于根据给定的所述电池储能系统三相输出电压的相角θv，以及所述电池储能系统三相输出电流实际值Ia，Ib，Ic，计算得到所述电池储能系统三相输出电流d轴分量Id和所述电池储能系统三相输出电流q轴分量Iq；
电压调节模块，用于根据系统有功电压参考值Uref_d、系统无功电压参考值Uref_q，以及所述电池储能系统三相输出电压d轴分量Ud和所述电池储能系统三相输出电压q轴分量Uq，分别通过有功电压调节器和无功电压调节器，计算得到系统有功电流d轴参考值Iref_d和系统无功电流q轴参考值Iref_q；
离网电流调节模块，用于根据所述电池储能系统三相输出电流d轴分量Id和所述电池储能系统三相输出电流q轴分量Iq，以及系统有功电流d轴参考值Iref_d和系统无功电流q轴参考值Iref_q，分别通过有功电流调节器和无功电流调节器，计算得到有功电流调节器输出Uout_d和无功电流调节器输出Uout_q；
离网输出电压计算模块，用于根据所述电池储能系统三相输出电压d轴分量Ud和所述电池储能系统三相输出电压q轴分量Uq，以及有功电流调节器输出Uout_d和无功电流调节器输出Uout_q，计算得到离网模式下所述电池储能系统三相输出电压d轴分量Ed和所述电池储能系统三相输出电压q轴分量Eq；
离网SOC均衡模块，用于根据N个所述储能电池簇的荷电状态SOCi，i＝1,2,...N，计算得到N个所述DC/AC模组三相输出电压调制波系数ki，i＝1,2,...N；
离网移相模块，用于根据给定的所述电池储能系统三相输出电压的相角θv和预先获知的所述移相变压器的N个移相角θpi，i＝1,2,...N，采用计算式：θvi＝θv+θpi,i＝1,2,...N，计算出离网模式下N个所述DC/AC模组输出电压相角θvi，i＝1,2,...N；
离网模组电压计算模块，用于根据离网模式下N个所述DC/AC模组输出电压相角θvi，i＝1,2,...N，以及离网模式下所述电池储能系统三相输出电压d轴分量Ed和所述电池储能系统三相输出电压q轴分量Eq，计算得到N个所述DC/AC模组三相输出电压Uai，Ubi，Uci，i＝1,2,...N；
离网调制波计算模块，用于根据N个所述储能电池簇的直流电压实际值Udci，i＝1,2,...N，N个所述DC/AC模组三相输出电压调制波系数ki，，i＝1,2,...N，以及N个所述DC/AC模组三相输出电压Uai，Ubi，Uci，i＝1,2,...N，计算得到N个所述DC/AC模组三相输出电压调制波Umai，Umbi，Umci，i＝1,2,...N；
离网SVPWM调制模块，用于根据N个所述DC/AC模组三相输出电压调制波Umai，Umbi，Umci，i＝1,2,...N，对N个所述DC/AC模组进行对应的SVPWM调制和发波，实现N个所述DC/AC模组的统一闭环控制。
10.一种中央控制器，其特征在于，所述中央控制器装配于权利要求2所述电池储能系统中，所述中央控制器内存储有计算机程序，在所述电池储能系统工作在并网模式或者离网模式下时，所述计算机程序由所述中央控制器加载并执行，以实现所述权利要求4或5，7或8中任一项所述的控制方法。
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