级联电池储能机组储能单元等效模型及仿真方法和系统与流程

1.本发明涉及储能技术领域，具体涉及一种级联电池储能机组储能单元等效模型及仿真方法和系统。


背景技术：

2.储能应用贯穿于电力系统发、输、配、用环节，实现平滑新能源输出、电网调峰调频、电压支撑、黑启动、不间断电源及改善电能质量等功能。根据能量存储方式的不同，储能技术主要分为机械储能、电磁储能、电化学储能等三大类，此外还有储热、储冷、储氢等，其中电化学储能在可扩展性、使用寿命、灵活性等方面具有更多的优势，是应用范围最为广泛、发展潜力最大的储能技术。百兆瓦级甚至吉瓦级大容量规模化储能电站的出现，使得电池储能系统集成方式向高压化大容量化转变，其中高压级联电池储能系统得到了初步的示范应用。
3.目前，现有技术在分析包含储能设备的电网系统时，通常依据实际的主电路构成采用igbt器件和电池元件等搭建储能系统详细精确模型，开展高压级联储能系统电磁暂态仿真，但其存在对仿真系统硬件配置要求高、仿真计算量大等问题，影响了系统设计效率。为了提升仿真效率，现有技术往往将仿真目标被视为一个整体仅关注储能系统的外特性，其虽然降低了仿真模型的复杂程度，但对于储能系统的内部电气变化情况较难进行观测和仿真，因而无法满足实际工作中对于仿真精度的需求，不利于后续的储能电网的设计与分析。


技术实现要素：

4.为克服上述现有技术的不足，本发明提出一种级联电池储能机组储能单元等效模型，包括：
5.交流侧的可变电阻和受控电压源，直流侧的受控电流源和直流充电模块，其中所述交流侧的可变电阻和受控电压源串联，串联后的两端作为与交流侧外部器件相连的端口；直流侧的受控电流源正端与直流充电模块的一端相连，直流侧的受控电流源负端与直流充电模块的另一端相连。
6.优选的，所述可变电阻的阻值、所述受控电压源的电压值和所述受控电流源的电流值是根据电路状态控制信号计算的；
7.所述电路状态控制信号包括下述中的一种或多种：不控充电信号、闭锁信号、旁路信号、第一开关控制信号和第二开关控制信号，其中，所述不控充电信号表示所述储能单元等效模型等效的储能单元中单相h桥功率变换模块处于不控充电状态，所述闭锁信号表示所述储能单元等效模型等效的储能单元中单相h桥功率变换模块中各igbt处于闭锁状态，所述电路旁路状态信号表示所述储能单元等效模型等效的储能单元处于旁路状态，所述第一开关控制信号控制所述级联电池储能机组储能单元等效模型等效的储能单元中单相h桥功率变换模块中左上桥臂igbt管和左下桥臂igbt管，所述第二开关控制信号控制所述级联
电池储能机组储能单元等效模型等效的储能单元中单相h桥功率变换模块中右上桥臂igbt管和右下桥臂igbt管。
8.优选的，所述可变电阻控制量的计算式如下：
[0009][0010]
式中：r1为可变电阻的阻值；n为第一预设阻值；m为第二预设阻值，且n大于m；d
charge
为不控充电信号，取0时表示功率变换模块控制充电状态，取1时表示功率变换模块处于不控充电状态；dblock为闭锁信号，取0时表示储能单元中功率变换模块中各igbt处于闭锁状态，取1时表示储能单元中功率变换模块中各igbt处于解锁状态；bclose为旁路信号，取1时表示储能单元处于旁路状态，取0时表示储能单元处于非旁路状态；
[0011]
所述受控电压源的电压值的计算式如下：
[0012][0013]
式中：u
ac
为受控电压源的电压值；i
ab
为交流侧端口电流；sign(i
ab
)表示交流侧端口电流i
ab
的取值函数；ud为直流侧电压；sa为第一开关控制信号；sb为第二开关控制信号；
[0014]
所述受控电流源的电流值的计算式如下：
[0015][0016]
式中：id为受控电流源的电流值。
[0017]
优选的，所述级联电池储能机组储能单元等效模型还包括：第一高阻抗、第二高阻抗和第三高阻抗；所述可变电阻包括：第一可变电阻和第二可变电阻；所述受控电压源包括：第一受控电压源和第二受控电压源；
[0018]
交流侧的第一可变电阻与第一受控电压源、第二受控电压源和第二可变电阻依次串联，串联后的两端作为与交流侧外部器件相连的端口，第一受控电压源和第二受控电压源的中点处为第一等电位点，直流侧的受控电流源的端口并联由第一高阻抗和第二高阻抗串联的支路，第一高阻抗和第二高阻抗的中点处为第二等电位点，第三高阻抗的一端与第一等电位点相连，第三高阻抗的另一端与第二等电位点相连。
[0019]
优选的，所述直流充电模块包括：电容、电感和电池簇，其中电容与直流侧端口并联，且电容的一端与电感的一端相连，电感的另一端与电池簇串联后，电池簇的另一端与电容的另一端相连。
[0020]
基于同一发明构思，本发明还提供一种储能单元等效模型的仿真方法，包括：
[0021]
获取电路状态控制信号、交流侧端口电流和各节点电压值；
[0022]
基于所述电路状态控制信号、所述交流侧端口电流和所述各节点电压值，对级联电池储能机组储能单元的等效模型进行仿真计算，得到不同运行状态下级联电池储能机组储能单元的等效模型中等效的单相h桥功率变换模块中各igbt管的电压值和电流值。
[0023]
所述级联电池储能机组储能单元的等效模型为本发明中任一所述的级联电池储
能机组储能单元等效模型。
[0024]
优选的，所述电路状态控制信号包括下述中的一种或多种：不控充电信号、闭锁信号、旁路信号、第一开关控制信号和第二开关控制信号，其中，所述第一开关控制信号控制所述级联电池储能机组储能单元等效模型等效的储能单元中单相h桥功率变换模块中左上桥臂igbt管和左下桥臂igbt管，所述第二开关控制信号控制所述级联电池储能机组储能单元等效模型等效的储能单元中单相h桥功率变换模块中右上桥臂igbt管和右下桥臂igbt管。
[0025]
优选的，所述基于所述电路状态控制信号、所述交流侧端口电流和所述各节点电压值，对级联电池储能机组储能单元的等效模型进行仿真计算，得到不同运行状态下级联电池储能机组储能单元的等效模型中等效的单相h桥功率变换模块中各igbt管的电压值和电流值，包括：
[0026]
基于所述不控充电信号、所述闭锁信号和所述旁路信号判断所述级联电池储能机组储能单元的等效模型中等效的单相h桥功率变换模块中各igbt管的运行状态，所述运行状态包括：四象限运行状态、二极管运行状态和关闭状态；
[0027]
若为四象限运行状态，则基于所述交流侧端口电流值、各节点电压值、第一开关控制信号和第二开关控制信号，仿真计算四象限运行状态下等效的单相h桥功率变换模块中各igbt管的电压和电流值；
[0028]
若为二极管运行状态，则基于所述交流侧端口电流值和各节点电压值，仿真计算二极管运行状态下等效的单相h桥功率变换模块中各igbt管的电压和电流值；
[0029]
若为关闭状态，则等效的单相h桥功率变换模块中各igbt管的电压和电流值均为零；
[0030]
所述各节点电压值包括下述中的一种或多种：节点c到节点a的电压、节点a到节点d的电压、节点c到节点b的电压和节点b到节点d的电压，其中a点为交流侧端口参考电流输入端，b点为交流侧端口参考电流输出端，c点为直流侧受控电流源与电容正极一端相连的端点，d点为直流侧受控电流源与电容负极一端相连的端点。
[0031]
优选的，所述四象限运行状态下左上桥臂igbt管的电压和电流计算式为：
[0032][0033][0034]
式中：为左上桥臂igbt管的电压；u
ca
为节点c到节点a的电压；为左上桥臂igbt管的电流；sa为第一开关控制信号；i
ab
为交流侧端口电流；
[0035]
所述四象限运行状态下左下桥臂igbt管的电压和电流计算式为：
[0036][0037][0038]
式中：为左下桥臂igbt管的电压；u
ad
为节点a到节点d的电压；为左下桥臂igbt管的电流；
[0039]
所述四象限运行状态下右上桥臂igbt管的电压和电流计算式为：
[0040]
[0041][0042]
式中：为右上桥臂igbt管的电压；u
cb
为节点c到节点b的电压；sb为第二开关控制信号；为右上桥臂igbt管的电流；
[0043]
所述四象限运行状态下右下桥臂igbt管的电压和电流计算式为：
[0044][0045][0046]
式中：为右下桥臂igbt管的电压；u
bd
为节点b到节点d的电压；为右下桥臂igbt管的电流。
[0047]
优选的，所述二极管运行状态下左上桥臂igbt管的电压和电流计算式为：
[0048][0049][0050]
式中：为左上桥臂igbt管的电压；u
ca
为节点c到节点a的电压；为左上桥臂igbt管的电流；i
ab
为交流侧端口电流；其中，a点为交流侧端口参考电流输入端，c点为直流侧受控电流源与电容正极一端相连的端点；
[0051]
二极管运行状态下左下桥臂igbt管的电压和电流计算式为：
[0052][0053][0054]
式中：为左下桥臂igbt管的电压；u
ad
为节点a到节点d的电压；为左下桥臂igbt管的电流；
[0055]
二极管运行状态下右上桥臂igbt管的电压和电流计算式为：
[0056][0057][0058]
式中：为右上桥臂igbt管的电压；u
cb
为节点c到节点b的电压；为右上桥臂igbt管的电流；
[0059]
二极管运行状态下右下桥臂igbt管的电压和电流计算式为：
[0060][0061][0062]
式中：为右下桥臂igbt管的电压；u
bd
为节点b到节点d的电压；为右下桥臂igbt管的电流。
[0063]
基于统一发明构思，本发明还提供一种储能单元等效模型的仿真系统，包括：
[0064]
数据获取模块：用于获取电路状态控制信号、交流侧端口电流和各节点电压值；
[0065]
仿真模块：基于所述电路状态控制信号、所述交流侧端口电流和所述各节点电压值，对级联电池储能机组储能单元的等效模型进行仿真计算，得到不同运行状态下级联电池储能机组储能单元的等效模型中等效的单相h桥功率变换模块中各igbt管的电压值和电流值。
[0066]
所述级联电池储能机组储能单元的等效模型为本发明中任一所述的级联电池储能机组储能单元等效模型。
[0067]
优选的，所述数据获取模块中电路状态控制信号包括下述中的一种或多种：不控充电信号、闭锁信号、旁路信号、第一开关控制信号和第二开关控制信号，其中，所述第一开关控制信号控制所述级联电池储能机组储能单元等效模型等效的储能单元中单相h桥功率变换模块中左上桥臂igbt管和左下桥臂igbt管，所述第二开关控制信号控制所述级联电池储能机组储能单元等效模型等效的储能单元中单相h桥功率变换模块中右上桥臂igbt管和右下桥臂igbt管。
[0068]
优选的，所述仿真模块具体用于：
[0069]
基于所述不控充电信号、所述闭锁信号和所述旁路信号判断所述级联电池储能机组储能单元的等效模型中等效的单相h桥功率变换模块中各igbt管的运行状态，所述运行状态包括：四象限运行状态、二极管运行状态和关闭状态；
[0070]
若为四象限运行状态，则基于所述交流侧端口电流值、各节点电压值、第一开关控制信号和第二开关控制信号，仿真计算四象限运行状态下等效的单相h桥功率变换模块中各igbt管的电压和电流值；
[0071]
若为二极管运行状态，则基于所述交流侧端口电流值和各节点电压值，仿真计算二极管运行状态下等效的单相h桥功率变换模块中各igbt管的电压和电流值；
[0072]
若为关闭状态，则等效的单相h桥功率变换模块中各igbt管的电压和电流值均为零；
[0073]
所述各节点电压值包括下述中的一种或多种：节点c到节点a的电压、节点a到节点d的电压、节点c到节点b的电压和节点b到节点d的电压，其中a点为交流侧端口参考电流输入端，b点为交流侧端口参考电流输出端，c点为直流侧受控电流源与电容正极一端相连的端点，d点为直流侧受控电流源与电容负极一端相连的端点。
[0074]
优选的，所述仿真模块中四象限运行状态下左上桥臂igbt管的电压和电流计算式为：
[0075][0076][0077]
式中：为左上桥臂igbt管的电压；u
ca
为节点c到节点a的电压；为左上桥臂igbt管的电流；sa为第一开关控制信号；i
ab
为交流侧端口电流；
[0078]
所述四象限运行状态下左下桥臂igbt管的电压和电流计算式为：
[0079][0080][0081]
式中：为左下桥臂igbt管的电压；u
ad
为节点a到节点d的电压；为左下桥臂
igbt管的电流；
[0082]
所述四象限运行状态下右上桥臂igbt管的电压和电流计算式为：
[0083][0084][0085]
式中：为右上桥臂igbt管的电压；u
cb
为节点c到节点b的电压；sb为第二开关控制信号；为右上桥臂igbt管的电流；
[0086]
所述四象限运行状态下右下桥臂igbt管的电压和电流计算式为：
[0087][0088][0089]
式中：为右下桥臂igbt管的电压；u
bd
为节点b到节点d的电压；为右下桥臂igbt管的电流。
[0090]
优选的，所述仿真模块中二极管运行状态下左上桥臂igbt管的电压和电流计算式为：
[0091][0092][0093]
式中：为左上桥臂igbt管的电压；u
ca
为节点c到节点a的电压；为左上桥臂igbt管的电流；i
ab
为交流侧端口电流；其中，a点为交流侧端口参考电流输入端，c点为直流侧受控电流源与电容正极一端相连的端点；
[0094]
二极管运行状态下左下桥臂igbt管的电压和电流计算式为：
[0095][0096][0097]
式中：为左下桥臂igbt管的电压；u
ad
为节点a到节点d的电压；为左下桥臂igbt管的电流；
[0098]
二极管运行状态下右上桥臂igbt管的电压和电流计算式为：
[0099][0100][0101]
式中：为右上桥臂igbt管的电压；u
cb
为节点c到节点b的电压；为右上桥臂igbt管的电流；
[0102]
二极管运行状态下右下桥臂igbt管的电压和电流计算式为：
[0103][0104]
[0105]
式中：为右下桥臂igbt管的电压；u
bd
为节点b到节点d的电压；为右下桥臂igbt管的电流。
[0106]
与最接近的现有技术相比，本发明具有的有益效果如下：
[0107]
本发明提供了一种级联电池储能机组储能单元等效模型及仿真方法和系统，包括：交流侧的可变电阻和受控电压源，直流侧的受控电流源和直流充电模块，其中所述交流侧的可变电阻和受控电压源串联，串联后的两端作为与交流侧外部器件相连的端口；直流侧的受控电流源正端与直流充电模块的一端相连，直流侧的受控电流源负端与直流充电模块的另一端相连；本发明通过将级联电池储能机组储能单元中的单相h桥功率模块等效为可变电阻、受控电压源和受控电流源，简化了电路具体结构，减小了计算量，提升了仿真效率，提供了一种简单、实用的高压级级联电池储能机组储能单元等效模型。
附图说明
[0108]
图1为本发明提供的一种级联电池储能系统储能单元等效电路统一模型示意图；
[0109]
图2为本发明提供的一种级联电池储能系统储能单元电路示意图；
[0110]
图3为本发明提供的一种级联电池储能系统储能单元等效电路模型示意图；
[0111]
图4为本发明提供的一种级联电池储能系统储能单元交直流等电位连接电路示意图；
[0112]
图5为本发明提供的一种级联电池储能系统储能单元处于不控充电状态时等效电路模型；
[0113]
图6为本发明提供的一种级联电池储能系统储能单元处于解锁触发状态时等效电路模型；
[0114]
图7为本发明提供的一种级联电池储能系统储能单元处于闭锁状态时等效电路模型；
[0115]
图8为本发明提供的一种级联电池储能系统储能单元处于旁路状态时等效电路模型；
[0116]
图9为本发明提供的一种级联电池储能系统储能单元仿真方法流程示意图；
[0117]
图10为本发明提供的一种级联电池储能系统储能单元仿真系统结构示意图。
具体实施方式
[0118]
实施例1：
[0119]
本发明实施例1提供了一种级联电池储能机组储能单元等效模型，如图1所示，其包括交流侧的可变电阻和受控电压源，直流侧的受控电流源和直流充电模块，其中所述交流侧的可变电阻和受控电压源串联，串联后的两端作为与交流侧外部器件相连的端口；直流侧的受控电流源正端与直流充电模块的一端相连，直流侧的受控电流源负端与直流充电模块的另一端相连，其中，直流充电模块包括：电容、电感和电池簇，其中电容与直流侧端口并联，且电容的一端与电感的一端相连，电感的另一端与电池簇串联后，电池簇的另一端与电容的另一端相连。
[0120]
本发明的级联电池储能机组储能单元等效模型主要是基于高压级联电池储能机组的储能单元构建的，其电路结构如图2所示，图中bps为旁路开关，pcs模块为单相h桥功率
模块，则在本发明中高压级联电池储能机组的储能单元具体包括：单相h桥功率模块、旁路开关、电容、电感、电池簇，所述单相h桥功率模块直流侧正端与电感的一端相连，电感的另一端与电池簇正电极相连，电池簇负电极与功率模块直流侧负端相连，电容的一端与直流侧的正端相连，电容的另一端与直流侧的负端相连。所述旁路开关与所述单相h桥功率模块交流连接端并联。本发明通过将单相h桥功率模块等效为可变电阻、受控电压源和受控电流源简化了电路具体结构，进而提升仿真效率。
[0121]
具体的，可变电阻的阻值、受控电压源的电压值和受控电流源的电流值是根据电路状态控制信号计算的，如图3所示，电路状态控制信号对于0和1不同的取值对应了不同的可变电阻的阻值、受控电压源的电压值和受控电流源的电流值，图中y所代表的是多路选择器的输入，x1、x2和x3为多路选择器的支路。具体的，在本公开实施例中，电路状态控制信号包括下述中的一种或多种：不控充电信号、闭锁信号、旁路信号、第一开关控制信号和第二开关控制信号。其中，所述不控充电信号表示所述储能单元等效模型等效的储能单元中单相h桥功率变换模块处于不控充电状态，所述闭锁信号表示所述储能单元等效模型等效的储能单元中单相h桥功率变换模块中各igbt处于闭锁状态，所述电路旁路状态信号表示所述储能单元等效模型等效的储能单元处于旁路状态，所述第一开关控制信号控制所述级联电池储能机组储能单元等效模型等效的储能单元中单相h桥功率变换模块中左上桥臂igbt管和左下桥臂igbt管，所述第二开关控制信号控制所述级联电池储能机组储能单元等效模型等效的储能单元中单相h桥功率变换模块中右上桥臂igbt管和右下桥臂igbt管。
[0122]
本发明通过将储能单元等效模型等效的储能单元中单相h桥功率变换模块的运行模式简化为对不控充电信号、闭锁信号及旁路信号的判断，简化了常规仿真需要考虑igbt的开关过渡状态过程，且等效后的模型对储能系统外特性和储能单元的特性基本没有影响，减小了计算量，提升了仿真效率。
[0123]
上述可变电阻的阻值计算式如下：
[0124][0125]
式中：r1为可变电阻的阻值；n为第一预设阻值；m为第二预设阻值，且n大于m，具体的，在本公开实施例中n取108单位为欧姆，m取0.1欧姆。
[0126]
其中，d
charge
为不控充电信号，取0时表示功率变换模块控制充电状态，取1时表示功率变换模块处于不控充电状态；dblock为闭锁信号，取0时表示储能单元中功率变换模块中各igbt处于闭锁状态，取1时表示储能单元中功率变换模块中各igbt处于解锁状态；bclose为旁路信号，取1时表示储能单元处于旁路状态，取0时表示储能单元处于非旁路状态。进而d
charge
＝0&dblock＝0表示储能单元处于不控充电状态；d
charge
＝0&dblock＝1表示储能单元处于解锁触发状态；d
charge
＝1&dblock＝0表示储能单元处于闭锁状态；；bclose＝1表示储能单元处于旁路状态。
[0127]
所述受控电压源的电压值的计算式如下：
[0128][0129]
式中：u
ac
为受控电压源的电压值；i
ab
为交流侧端口电流；sign(i
ab
)表示的是交流
侧端口电流i
ab
的取值函数，在本实施例中，当取值函数sign(i
ab
)中i
ab
≥0时，u
ac
＝ud；i
ab
《0时，u
ac
＝-ud；ud为直流侧电压；sa为第一开关控制信号；sb为第二开关控制信号；d
charge
＝0&dblock＝0表示储能单元处于不控充电状态；d
charge
＝0&dblock＝1表示储能单元处于解锁触发状态；d
charge
＝1&dblock＝0表示储能单元处于闭锁状态；；bclose＝1表示储能单元处于旁路状态；所述第一开关控制信号控制所述级联电池储能机组储能单元等效模型等效的储能单元中单相h桥功率变换模块中左上桥臂igbt管和左下桥臂igbt管，第二开关控制信号控制所述级联电池储能机组储能单元等效模型等效的储能单元中单相h桥功率变换模块中右上桥臂igbt管和右下桥臂igbt管。
[0130]
所述受控电流源的电流值的计算式如下：
[0131][0132]
式中：id为受控电流源的电流值；i
ab
为交流侧端口电流；sa为第一开关控制信号；sb为第二开关控制信号；d
charge
＝0&dblock＝0表示储能单元处于不控充电状态；d
charge
＝0&dblock＝1表示储能单元处于解锁触发状态；d
charge
＝1&dblock＝0表示储能单元处于闭锁状态；；bclose＝1表示储能单元处于旁路状态；所述第一开关控制信号控制所述级联电池储能机组储能单元等效模型等效的储能单元中单相h桥功率变换模块中左上桥臂igbt管和左下桥臂igbt管，第二开关控制信号控制所述级联电池储能机组储能单元等效模型等效的储能单元中单相h桥功率变换模块中右上桥臂igbt管和右下桥臂igbt管。
[0133]
另外，本发明基于级联电池储能机组储能单元等效模型建立了交流端口和直流端口等效电路直接的电位连接关系，如图4所示，解决了直流端口等效电路将处于悬浮电位，其电位不确定的问题。
[0134]
具体的，本发明提供的级联电池储能机组储能单元等效模型还包括：第一高阻抗、第二高阻抗和第三高阻抗；所述可变电阻包括：第一可变电阻和第二可变电阻；所述受控电压源包括：第一受控电压源和第二受控电压源；
[0135]
交流侧的第一可变电阻与第一受控电压源、第二受控电压源和第二可变电阻依次串联，串联后的两端作为与交流侧外部器件相连的端口，第一受控电压源和第二受控电压源的中点处为第一等电位点，直流侧的受控电流源的端口并联由第一高阻抗和第二高阻抗串联的支路，第一高阻抗和第二高阻抗的中点处为第二等电位点，第三高阻抗的一端与第一等电位点相连，第三高阻抗的另一端与第二等电位点相连。
[0136]
基于本发明构建的级联电池储能机组储能单元等效模型可以仿真计算不同状态下，级联电池储能机组储能单元等效模型中交流侧与外部器件相连端口的的电压与直流侧的电流。
[0137]
在储能单元处于不控充电状态、解锁触发状态、闭锁状态时，储能单元交流端口的旁路开关bps默认为打开状态。
[0138]
当储能单元为不控充电状态时，如图5所示，即单相h桥功率变换模块中全控器件igbt处于关断状态，交流端口仅通过与igbt反并联的不控器件二极管对直流侧电容器充电。则交流侧与外部器件相连端口的的电压和直流侧的电流可通过下式计算得到：
[0139][0140]
式中：u
ab
为交流侧与外部器件相连端口的的电压；ud为直流侧电压；i
ab
表示交流侧端口电流；sign(i
ab
)表示的是交流侧端口电流i
ab
的取值函数；rs为交流侧等效电阻；id为直流侧的电流。
[0141]
当储能单元为解锁触发状态时，如图6所示，即储能单元在不控充电结束后且储能单元其他状态都正常的情况下会进入解锁触发状态，则此时交流侧与外部器件相连端口的的电压和直流侧的电流可通过下式计算得到：
[0142][0143]
式中：u
ab
为交流侧与外部器件相连端口的的电压；ud为直流侧电压；sa为第一开关控制信号，sb为第二开关控制信号；i
ab
为交流侧端口电流；id为直流侧的电流。
[0144]
当储能单元为闭锁状态时，如图7所示，即储能单元不控充电完成后，但igbt未解锁；或者储能单元正常工作时闭锁igbt，则储能单元处于闭锁状态。此时由于电容器电压一般高于交流端口电压幅值，储能单元在交流端口处可以等效为一个高阻状态(rz为高阻)，则电压、电流的关系为：
[0145][0146]
式中：u
ab
为交流侧与外部器件相连端口的的电压；ud为直流侧电压；i
ab
为交流侧端口电流；rz为高阻值电阻；id为直流侧的电流。
[0147]
当储能单元为旁路状态时，如图8所示，即储能单元旁路开关闭合后，储能单元处于旁路状态。此时交流端口电压为0，储能单元在交流端口处可以等效为一个低阻状态，则电压、电流的关系为：
[0148][0149]
式中：u
ab
为交流侧与外部器件相连端口的的电压；ud为直流侧电压；i
ab
为交流侧端口电流；id为直流侧的电流；rs为低阻值电阻。
[0150]
本发明过将储能单元中的单相h桥功率模块等效为可变电阻、受控电压源和受控电流源，取消了单相h桥功率模块中对igbt器件具体结构的建模，减小了计算量，提高了仿真效率。基于本发明提供的等效模型对35kv高压级联储能系统进行电磁暂态仿真，仿真精度不低于2％，仿真耗时缩短至原来的1/5，为之后相关储能系统的后续设计提供了便利。总而言之，本发明提供了一种兼顾仿真精度和效率的级联电池机组储能单元等效模型，且模型用于具体仿真计算中被证实了具有较强的实用性。
[0151]
实施例2：
[0152]
本发明还提供一种储能单元等效模型的仿真方法，如图9所示，具体包括：
[0153]
步骤1：获取电路状态控制信号、交流侧端口电流和各节点电压值；
[0154]
步骤2：基于所述电路状态控制信号、所述交流侧端口电流和所述各节点电压值，对级联电池储能机组储能单元的等效模型进行仿真计算，得到不同运行状态下级联电池储能机组储能单元的等效模型中等效的单相h桥功率变换模块中各igbt管的电压值和电流
值。
[0155]
所述级联电池储能机组储能单元的等效模型为本发明中任一所述的级联电池储能机组储能单元等效模型。
[0156]
具体的，步骤1中获取电路状态控制信号，通常能够从控制器中获取电路相关的控制数据，在本公开实施例中，电路状态控制信号包括下述中的一种或多种：不控充电信号、闭锁信号、旁路信号、第一开关控制信号和第二开关控制信号，其中，所述第一开关控制信号控制所述级联电池储能机组储能单元等效模型等效的储能单元中单相h桥功率变换模块中左上桥臂igbt管和左下桥臂igbt管，所述第二开关控制信号控制所述级联电池储能机组储能单元等效模型等效的储能单元中单相h桥功率变换模块中右上桥臂igbt管和右下桥臂igbt管，所述不控充电信号表示所述储能单元等效模型等效的储能单元中单相h桥功率变换模块处于不控充电状态，所述闭锁信号表示所述储能单元等效模型等效的储能单元中单相h桥功率变换模块中各igbt处于闭锁状态，所述电路旁路状态信号表示所述储能单元等效模型等效的储能单元处于旁路状态。此外，获取的各节点电压值在本公开实施例中，具体包括下述中的一种或多种：节点c到节点a的电压、节点a到节点d的电压、节点c到节点b的电压和节点b到节点d的电压，其中，在本公开实施例中，a点为交流侧端口参考电流输入端，b点为交流侧端口参考电流输出端，c点为直流侧受控电流源与电容正极一端相连的端点，d点为直流侧受控电流源与电容负极一端相连的端点。
[0157]
具体的，步骤2包括，基于所述不控充电信号、所述闭锁信号和所述旁路信号判断所述级联电池储能机组储能单元的等效模型中等效的单相h桥功率变换模块中各igbt管的运行状态，所述运行状态包括：四象限运行状态、二极管运行状态和关闭状态。在本公开实施例中，首先根据不控充电信号、闭锁信号和旁路信号判断储能单元所处状态，储能单元状态包括：不控充电状态、解锁触发状态、闭锁状态和旁路状态。若储能单元处于不控充电状态，则确定的单相h桥功率变换模块中各igbt管为二极管运行状态，若储能单元处于解锁触发状态，则确定单相h桥功率变换模块中各igbt管为四象限运行状态，若储能单元处于闭锁状态或者旁路状态，则确定单相h桥功率变换模块中各igbt管为关闭状态。
[0158]
之后，若igbt管为四象限运行状态，则基于所述交流侧端口电流值、各节点电压值、第一开关控制信号和第二开关控制信号，仿真计算四象限运行状态下等效的单相h桥功率变换模块中各igbt管的电压和电流值，具体的计算式如下：
[0159]
四象限运行状态下左上桥臂igbt管的电压和电流计算式为：
[0160][0161][0162]
式中：为左上桥臂igbt管的电压；u
ca
为节点c到节点a的电压；为左上桥臂igbt管的电流；sa为第一开关控制信号；i
ab
为交流侧端口电流。
[0163]
所述四象限运行状态下左下桥臂igbt管的电压和电流计算式为：
[0164][0165][0166]
式中：为左下桥臂igbt管的电压；u
ad
为节点a到节点d的电压；为左下桥臂
igbt管的电流；sa为第一开关控制信号；i
ab
为交流侧端口电流。
[0167]
所述四象限运行状态下右上桥臂igbt管的电压和电流计算式为：
[0168][0169][0170]
式中：为右上桥臂igbt管的电压；u
cb
为节点c到节点b的电压；sb为第二开关控制信号；为右上桥臂igbt管的电流；i
ab
为交流侧端口电流。
[0171]
所述四象限运行状态下右下桥臂igbt管的电压和电流计算式为：
[0172][0173][0174]
式中：为右下桥臂igbt管的电压；u
bd
为节点b到节点d的电压；为右下桥臂igbt管的电流；sb为第二开关控制信号；i
ab
为交流侧端口电流。
[0175]
若igbt管为二极管运行状态，则基于所述交流侧端口电流值和各节点电压值，仿真计算二极管运行状态下等效的单相h桥功率变换模块中各igbt管的电压和电流值，具体的计算式如下：
[0176]
二极管运行状态下左上桥臂igbt管的电压和电流计算式为：
[0177][0178][0179]
式中：为左上桥臂igbt管的电压；u
ca
为节点c到节点a的电压；为左上桥臂igbt管的电流；i
ab
为交流侧端口电流；其中，a点为交流侧端口参考电流输入端，c点为直流侧受控电流源与电容正极一端相连的端点。
[0180]
二极管运行状态下左下桥臂igbt管的电压和电流计算式为：
[0181][0182][0183]
式中：为左下桥臂igbt管的电压；u
ad
为节点a到节点d的电压；为左下桥臂igbt管的电流；i
ab
为交流侧端口电流。
[0184]
二极管运行状态下右上桥臂igbt管的电压和电流计算式为：
[0185][0186][0187]
式中：为右上桥臂igbt管的电压；u
cb
为节点c到节点b的电压；为右上桥臂igbt管的电流；i
ab
为交流侧端口电流。
[0188]
二极管运行状态下右下桥臂igbt管的电压和电流计算式为：
[0189]
[0190][0191]
式中：为右下桥臂igbt管的电压；u
bd
为节点b到节点d的电压；为右下桥臂igbt管的电流；i
ab
为交流侧端口电流。
[0192]
若igbt管为关闭状态，则等效的单相h桥功率变换模块中各igbt管的电压和电流值均为零。
[0193]
本发明提供了一种储能单元等效模型的仿真方法，基于本发明提出的级联电池储能机组储能单元等效模型，通过仿真计算得到不同运行状态下级联电池储能机组储能单元的等效模型中等效的单相h桥功率变换模块中各igbt管的电压值和电流值。实现了简化单相h桥功率变换模块的具体结构仍能够观测各igbt电压、电流的功能，提供了一种兼顾模型仿真精度和仿真效率的储能单元等效模型，具有较强的实用性。
[0194]
实施例3：
[0195]
基于统一发明构思，本发明还提供一种储能单元等效模型的仿真系统，仿真系统的结构如图10所示，具体包括：
[0196]
数据获取模块：用于获取电路状态控制信号、交流侧端口电流和各节点电压值；
[0197]
仿真模块：基于所述电路状态控制信号、所述交流侧端口电流和所述各节点电压值，对级联电池储能机组储能单元的等效模型进行仿真计算，得到不同运行状态下级联电池储能机组储能单元的等效模型中等效的单相h桥功率变换模块中各igbt管的电压值和电流值。
[0198]
所述级联电池储能机组储能单元的等效模型为本发明中任一所述的级联电池储能机组储能单元等效模型。
[0199]
优选的，所述数据获取模块中电路状态控制信号包括下述中的一种或多种：不控充电信号、闭锁信号、旁路信号、第一开关控制信号和第二开关控制信号，其中，所述第一开关控制信号控制所述级联电池储能机组储能单元等效模型等效的储能单元中单相h桥功率变换模块中左上桥臂igbt管和左下桥臂igbt管，所述第二开关控制信号控制所述级联电池储能机组储能单元等效模型等效的储能单元中单相h桥功率变换模块中右上桥臂igbt管和右下桥臂igbt管。
[0200]
优选的，所述仿真模块具体用于：
[0201]
基于所述不控充电信号、所述闭锁信号和所述旁路信号判断所述级联电池储能机组储能单元的等效模型中等效的单相h桥功率变换模块中各igbt管的运行状态，所述运行状态包括：四象限运行状态、二极管运行状态和关闭状态；
[0202]
若为四象限运行状态，则基于所述交流侧端口电流值、各节点电压值、第一开关控制信号和第二开关控制信号，仿真计算四象限运行状态下等效的单相h桥功率变换模块中各igbt管的电压和电流值；
[0203]
若为二极管运行状态，则基于所述交流侧端口电流值和各节点电压值，仿真计算二极管运行状态下等效的单相h桥功率变换模块中各igbt管的电压和电流值；
[0204]
若为关闭状态，则等效的单相h桥功率变换模块中各igbt管的电压和电流值均为零；
[0205]
所述各节点电压值包括下述中的一种或多种：节点c到节点a的电压、节点a到节点
d的电压、节点c到节点b的电压和节点b到节点d的电压，其中a点为交流侧端口参考电流输入端，b点为交流侧端口参考电流输出端，c点为直流侧受控电流源与电容正极一端相连的端点，d点为直流侧受控电流源与电容负极一端相连的端点。
[0206]
优选的，所述仿真模块中四象限运行状态下左上桥臂igbt管的电压和电流计算式为：
[0207][0208][0209]
式中：为左上桥臂igbt管的电压；u
ca
为节点c到节点a的电压；为左上桥臂igbt管的电流；sa为第一开关控制信号；i
ab
为交流侧端口电流。
[0210]
所述四象限运行状态下左下桥臂igbt管的电压和电流计算式为：
[0211][0212][0213]
式中：为左下桥臂igbt管的电压；u
ad
为节点a到节点d的电压；为左下桥臂igbt管的电流；sa为第一开关控制信号；i
ab
为交流侧端口电流。
[0214]
所述四象限运行状态下右上桥臂igbt管的电压和电流计算式为：
[0215][0216][0217]
式中：为右上桥臂igbt管的电压；u
cb
为节点c到节点b的电压；sb为第二开关控制信号；为右上桥臂igbt管的电流；i
ab
为交流侧端口电流。
[0218]
所述四象限运行状态下右下桥臂igbt管的电压和电流计算式为：
[0219][0220][0221]
式中：为右下桥臂igbt管的电压；u
bd
为节点b到节点d的电压；为右下桥臂igbt管的电流；sb为第二开关控制信号；i
ab
为交流侧端口电流。
[0222]
优选的，所述仿真模块中二极管运行状态下左上桥臂igbt管的电压和电流计算式为：
[0223][0224][0225]
式中：为左上桥臂igbt管的电压；u
ca
为节点c到节点a的电压；为左上桥臂igbt管的电流；i
ab
为交流侧端口电流；其中，a点为交流侧端口参考电流输入端，c点为直流侧受控电流源与电容正极一端相连的端点；
[0226]
二极管运行状态下左下桥臂igbt管的电压和电流计算式为：
[0227]
[0228][0229]
式中：为左下桥臂igbt管的电压；u
ad
为节点a到节点d的电压；为左下桥臂igbt管的电流；i
ab
为交流侧端口电流。
[0230]
二极管运行状态下右上桥臂igbt管的电压和电流计算式为：
[0231][0232][0233]
式中：为右上桥臂igbt管的电压；u
cb
为节点c到节点b的电压；为右上桥臂igbt管的电流；i
ab
为交流侧端口电流。
[0234]
二极管运行状态下右下桥臂igbt管的电压和电流计算式为：
[0235][0236][0237]
式中：为右下桥臂igbt管的电压；u
bd
为节点b到节点d的电压；为右下桥臂igbt管的电流；i
ab
为交流侧端口电流。
[0238]
本发明提供了一种储能单元等效模型的仿真系统，基于上述级联电池储能机组储能单元等效模型对储能单元进行仿真，并能够实现对于级联电池储能机组储能单元的等效模型中等效的单相h桥功率变换模块中各igbt管的电压值和电流值的观测功能，提供了一种兼顾了储能系统仿真精度和仿真效率，且具有较强实用性的仿真系统。
[0239]
本领域内的技术人员应明白，本发明的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其中包含有计算机可用程序代码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。
[0240]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生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装置。
[0241]
这些计算机程序指令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的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。
[0242]
这些计算机程序指令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。
[0243]
最后应当说明的是:以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其保护范围的限制,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:本领域技术人员阅读本发明后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。

技术特征：
1.一种级联电池储能机组储能单元等效模型，其特征在于，包括交流侧的可变电阻和受控电压源，直流侧的受控电流源和直流充电模块，其中所述交流侧的可变电阻和受控电压源串联，串联后的两端作为与交流侧外部器件相连的端口；直流侧的受控电流源正端与直流充电模块的一端相连，直流侧的受控电流源负端与直流充电模块的另一端相连。2.根据权利要求1所述的储能单元等效模型，其特征在于，所述可变电阻的阻值、所述受控电压源的电压值和所述受控电流源的电流值是根据电路状态控制信号计算的；所述电路状态控制信号包括下述中的一种或多种：不控充电信号、闭锁信号、旁路信号、第一开关控制信号和第二开关控制信号，其中，所述不控充电信号表示所述储能单元等效模型等效的储能单元中单相h桥功率变换模块处于不控充电状态，所述闭锁信号表示所述储能单元等效模型等效的储能单元中单相h桥功率变换模块中各igbt处于闭锁状态，所述电路旁路状态信号表示所述储能单元等效模型等效的储能单元处于旁路状态，所述第一开关控制信号控制所述级联电池储能机组储能单元等效模型等效的储能单元中单相h桥功率变换模块中左上桥臂igbt管和左下桥臂igbt管，所述第二开关控制信号控制所述级联电池储能机组储能单元等效模型等效的储能单元中单相h桥功率变换模块中右上桥臂igbt管和右下桥臂igbt管。3.根据权利要求1所述的储能单元等效模型，其特征在于，所述可变电阻控制量的计算式如下：式中：r1为可变电阻的阻值；n为第一预设阻值；m为第二预设阻值，且n大于m；d
charge
为不控充电信号，取0时表示功率变换模块控制充电状态，取1时表示功率变换模块处于不控充电状态；dblock为闭锁信号，取0时表示储能单元中功率变换模块中各igbt处于闭锁状态，取1时表示储能单元中功率变换模块中各igbt处于解锁状态；bclose为旁路信号，取1时表示储能单元处于旁路状态，取0时表示储能单元处于非旁路状态；所述受控电压源的电压值的计算式如下：式中：u
ac
为受控电压源的电压值；i
ab
为交流侧端口电流；sign(i
ab
)表示交流侧端口电流i
ab
的取值函数；u
d
为直流侧电压；s
a
为第一开关控制信号；s
b
为第二开关控制信号；所述受控电流源的电流值的计算式如下：式中：i
d
为受控电流源的电流值。4.根据权利要求1所述的储能单元等效模型，其特征在于，所述级联电池储能机组储能单元等效模型还包括：第一高阻抗、第二高阻抗和第三高阻抗；所述可变电阻包括：第一可变电阻和第二可变电阻；所述受控电压源包括：第一受控电压源和第二受控电压源；
交流侧的第一可变电阻与第一受控电压源、第二受控电压源和第二可变电阻依次串联，串联后的两端作为与交流侧外部器件相连的端口，第一受控电压源和第二受控电压源的中点处为第一等电位点，直流侧的受控电流源的端口并联由第一高阻抗和第二高阻抗串联的支路，第一高阻抗和第二高阻抗的中点处为第二等电位点，第三高阻抗的一端与第一等电位点相连，第三高阻抗的另一端与第二等电位点相连。5.根据权利要求1所述的储能单元等效模型，其特征在于，所述直流充电模块包括：电容、电感和电池簇，其中电容与直流侧端口并联，且电容的一端与电感的一端相连，电感的另一端与电池簇串联后，电池簇的另一端与电容的另一端相连。6.一种储能单元等效模型的仿真方法，其特征在于，包括：获取电路状态控制信号、交流侧端口电流和各节点电压值；基于所述电路状态控制信号、所述交流侧端口电流和所述各节点电压值，对级联电池储能机组储能单元的等效模型进行仿真计算，得到不同运行状态下级联电池储能机组储能单元的等效模型中等效的单相h桥功率变换模块中各igbt管的电压值和电流值；所述级联电池储能机组储能单元的等效模型为权利要求1-5任一所述的级联电池储能机组储能单元等效模型。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述电路状态控制信号包括下述中的一种或多种：不控充电信号、闭锁信号、旁路信号、第一开关控制信号和第二开关控制信号，其中，所述第一开关控制信号控制所述级联电池储能机组储能单元等效模型等效的储能单元中单相h桥功率变换模块中左上桥臂igbt管和左下桥臂igbt管，所述第二开关控制信号控制所述级联电池储能机组储能单元等效模型等效的储能单元中单相h桥功率变换模块中右上桥臂igbt管和右下桥臂igbt管。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述基于所述电路状态控制信号、所述交流侧端口电流和所述各节点电压值，对级联电池储能机组储能单元的等效模型进行仿真计算，得到不同运行状态下级联电池储能机组储能单元的等效模型中等效的单相h桥功率变换模块中各igbt管的电压值和电流值，包括：基于所述不控充电信号、所述闭锁信号和所述旁路信号判断所述级联电池储能机组储能单元的等效模型中等效的单相h桥功率变换模块中各igbt管的运行状态，所述运行状态包括：四象限运行状态、二极管运行状态和关闭状态；若为四象限运行状态，则基于所述交流侧端口电流值、各节点电压值、第一开关控制信号和第二开关控制信号，仿真计算四象限运行状态下等效的单相h桥功率变换模块中各igbt管的电压和电流值；若为二极管运行状态，则基于所述交流侧端口电流值和各节点电压值，仿真计算二极管运行状态下等效的单相h桥功率变换模块中各igbt管的电压和电流值；若为关闭状态，则等效的单相h桥功率变换模块中各igbt管的电压和电流值均为零；所述各节点电压值包括下述中的一种或多种：节点c到节点a的电压、节点a到节点d的电压、节点c到节点b的电压和节点b到节点d的电压，其中a点为交流侧端口参考电流输入端，b点为交流侧端口参考电流输出端，c点为直流侧受控电流源与电容正极一端相连的端点，d点为直流侧受控电流源与电容负极一端相连的端点。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述四象限运行状态下左上桥臂igbt管的
电压和电流计算式为：电压和电流计算式为：式中：为左上桥臂igbt管的电压；u
ca
为节点c到节点a的电压；为左上桥臂igbt管的电流；s
a
为第一开关控制信号；i
ab
为交流侧端口电流；所述四象限运行状态下左下桥臂igbt管的电压和电流计算式为：所述四象限运行状态下左下桥臂igbt管的电压和电流计算式为：式中：为左下桥臂igbt管的电压；u
ad
为节点a到节点d的电压；为左下桥臂igbt管的电流；所述四象限运行状态下右上桥臂igbt管的电压和电流计算式为：所述四象限运行状态下右上桥臂igbt管的电压和电流计算式为：式中：为右上桥臂igbt管的电压；u
cb
为节点c到节点b的电压；s
b
为第二开关控制信号；为右上桥臂igbt管的电流；所述四象限运行状态下右下桥臂igbt管的电压和电流计算式为：所述四象限运行状态下右下桥臂igbt管的电压和电流计算式为：式中：为右下桥臂igbt管的电压；u
bd
为节点b到节点d的电压；为右下桥臂igbt管的电流。10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述二极管运行状态下左上桥臂igbt管的电压和电流计算式为：的电压和电流计算式为：式中：为左上桥臂igbt管的电压；u
ca
为节点c到节点a的电压；为左上桥臂igbt管的电流；i
ab
为交流侧端口电流；其中，a点为交流侧端口参考电流输入端，c点为直流侧受控电流源与电容正极一端相连的端点；二极管运行状态下左下桥臂igbt管的电压和电流计算式为：二极管运行状态下左下桥臂igbt管的电压和电流计算式为：式中：为左下桥臂igbt管的电压；u
ad
为节点a到节点d的电压；为左下桥臂igbt管的电流；二极管运行状态下右上桥臂igbt管的电压和电流计算式为：
式中：为右上桥臂igbt管的电压；u
cb
为节点c到节点b的电压；为右上桥臂igbt管的电流；二极管运行状态下右下桥臂igbt管的电压和电流计算式为：二极管运行状态下右下桥臂igbt管的电压和电流计算式为：式中：为右下桥臂igbt管的电压；u
bd
为节点b到节点d的电压；为右下桥臂igbt管的电流。11.一种储能单元等效模型的仿真系统，其特征在于，包括：数据获取模块：用于获取电路状态控制信号、交流侧端口电流和各节点电压值；仿真模块：基于所述电路状态控制信号、所述交流侧端口电流和所述各节点电压值，对级联电池储能机组储能单元的等效模型进行仿真计算，得到不同运行状态下级联电池储能机组储能单元的等效模型中等效的单相h桥功率变换模块中各igbt管的电压值和电流值；所述级联电池储能机组储能单元的等效模型为权利要求1-5任一所述的级联电池储能机组储能单元等效模型。12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述数据获取模块中电路状态控制信号包括下述中的一种或多种：不控充电信号、闭锁信号、旁路信号、第一开关控制信号和第二开关控制信号，其中，所述第一开关控制信号控制所述级联电池储能机组储能单元等效模型等效的储能单元中单相h桥功率变换模块中左上桥臂igbt管和左下桥臂igbt管，所述第二开关控制信号控制所述级联电池储能机组储能单元等效模型等效的储能单元中单相h桥功率变换模块中右上桥臂igbt管和右下桥臂igbt管。13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述仿真模块具体用于：基于所述不控充电信号、所述闭锁信号和所述旁路信号判断所述级联电池储能机组储能单元的等效模型中等效的单相h桥功率变换模块中各igbt管的运行状态，所述运行状态包括：四象限运行状态、二极管运行状态和关闭状态；若为四象限运行状态，则基于所述交流侧端口电流值、各节点电压值、第一开关控制信号和第二开关控制信号，仿真计算四象限运行状态下等效的单相h桥功率变换模块中各igbt管的电压和电流值；若为二极管运行状态，则基于所述交流侧端口电流值和各节点电压值，仿真计算二极管运行状态下等效的单相h桥功率变换模块中各igbt管的电压和电流值；若为关闭状态，则等效的单相h桥功率变换模块中各igbt管的电压和电流值均为零；所述各节点电压值包括下述中的一种或多种：节点c到节点a的电压、节点a到节点d的电压、节点c到节点b的电压和节点b到节点d的电压，其中a点为交流侧端口参考电流输入端，b点为交流侧端口参考电流输出端，c点为直流侧受控电流源与电容正极一端相连的端点，d点为直流侧受控电流源与电容负极一端相连的端点。

技术总结
本发明提供了一种级联电池储能机组储能单元等效模型及仿真方法和系统，包括：交流侧的可变电阻和受控电压源，直流侧的受控电流源和直流充电模块，其中所述交流侧的可变电阻和受控电压源串联，串联后的两端作为与交流侧外部器件相连的端口；直流侧的受控电流源正端与直流充电模块的一端相连，直流侧的受控电流源负端与直流充电模块的另一端相连；本发明通过将级联电池储能机组储能单元中的单相H桥功率模块等效为可变电阻、受控电压源和受控电流源，简化了电路具体结构，减小了计算量，提升了仿真效率；且通过本发明提供的等效模型，能够仿真计算功率模块中IGBT的电压、电流值，提供了一种简单、实用的级联电池储能机组储能单元等效模型和仿真方法。等效模型和仿真方法。等效模型和仿真方法。


技术研发人员：査鲲鹏 杨岳峰 詹雄 燕翚 季建辉 王轩
受保护的技术使用者：中电普瑞电力工程有限公司 中电普瑞科技有限公司
技术研发日：2023.05.24
技术公布日：2023/10/6