一种隔离双级链式储能系统的冗余保护方法
技术描述
本发明提供了一种隔离双级链式储能系统的冗余保护方法，包括硬件方面和软件方面的措施，其中：在硬件方面，在隔离双级链式变流器上每相增加一个额外的备用单元，用以替换隔离双级链式变流器中故障单元；在软件方面，通过提高双相隔离全桥变流器的直流侧电压，在链式变流器故障情况更糟时进一步提供冗余保护，而通过提高链式变流器H桥的调制比提供最后一层冗余保护。本发明所提出的冗余保护方法，能够通过硬件和软件分层次地对隔离双级链式变流器进行冗余保护，有效地保证了链式变流器在某些单元故障时仍然能够正常运行，提高变流器的可靠性，同时也为隔离双级链式变流器的在线维护提供充裕的时间。
技术优势
本发明针对隔离双级链式储能系统提出了一种层次化、智能化的三重冗余保护方法，具备显著的技术优势。在硬件层面，通过在每相增设一个完全一致的备用单元，并配置智能切换的交流接触器，实现了故障单元的快速隔离与备用单元的自动投入，构成了第一重快速、可靠的物理冗余保护。在软件控制层面，创新性地采用了两级自适应调整策略：当发生多个单元故障时，系统通过提升双向隔离全桥变流器的直流侧电压，动态补偿因单元减少造成的输出电压不足，形成第二重软件冗余；在故障进一步恶化时，通过提高链式变流器侧H桥的调制比，确保系统在极端情况下仍能维持运行，构成第三重深度保护。该方法通过主控制器实时监测故障数量，智能启用相应保护层级，实现了从硬件替换到软件参数自适应调整的全方位保护。其核心优势在于大幅提升了储能变流器系统的可靠性与容错能力，确保在部分单元故障时系统不停机、性能不严重劣化，同时得益于高频隔离变压器的使用，实现了电池侧与电网侧的电气隔离，既保障了电池安全，也为系统在线维护提供了宝贵时间窗口，降低了维护成本与风险。
效果指标
本发明的冗余保护方法具有广阔的产业化应用前景。随着可再生能源大规模并网及新型电力系统建设推进，电池储能系统在调峰、调频、电能质量治理等场景中的作用日益关键，其运行可靠性直接关系到电网安全与经济效益。本发明所针对的隔离双级链式拓扑结构适用于中高压大容量储能场景，能够直接接入高压电网，减少变压器损耗，提升系统效率。本专利提供的三重冗余保护方案，恰好解决了该拓扑结构因串联单元多而导致单体故障易引发系统停机的行业痛点，可显著提升储能电站的整体可用性与运营经济性。其产业化价值体现在：第一，可广泛应用于大型储能电站、新能源场站配套储能、工商业储能等对可靠性要求极高的领域，提升产品竞争力；第二，该保护策略无需改变主电路拓扑，主要通过控制算法与辅助硬件实现，易于集成到现有储能变流器产品中，升级改造成本相对较低；第三，通过延长系统无故障运行时间、支持在线维护，能够有效降低全生命周期运维成本，符合储能行业降本增效的发展趋势。因此，该技术具备较强的市场适应性和推广潜力，对推动高可靠性储能装备的国产化与规模化应用具有重要意义。