本发明涉及电能存储系统，具体涉及一种电能存储系统中双向电源轻载控制方法。
背景技术：
1、电能存储系统能够存储电能并在需要时释放电能。这种系统在电力系统、可再生能源利用、电力供需调节等领域扮演着非常重要的角色，它们可以克服能量供应和需求之间的时间性或局部性差异，通过储存多余的能量并在高峰需求时释放，从而提高能源的利用率。
2、dc/dc双向电源（也称为直流转换器）作为储能系统中的关键部件，与各种发电设备结合使用，既可以将直流电变流给逆变器输送给电网，又能够将电网电能变流给电池进行储能，实现新能源的高效利用和并入电网，被广泛应用于电力储能系统、电动车充电站、电力系统调节等领域。
3、dc/dc双向电源应用较多的是双向buck-boost转换器，这种转换器可以在输入电压高于或低于输出电压时工作，实现能量的双向流动，从硬件拓扑上可分为2电平buck-boost转换器与3电平buck-boost转换器。
4、2电平buck-boost转换器具有简单的拓扑结构，通常由两个开关管（igbt）、两个续流二极管、两个电感和一个输出电容组成。在开关管导通时，电流从输入电源流过开关管和电感，储存能量；当开关管关断时，电感中储存的能量通过续流二极管释放给负载和输出电容。2电平buck-boost转换器电感充电电压大，导致较大的电感电流纹波，在与3电平同等电流纹波和开关频率要求下，对2电平buck-boost转换器电感感量要求更大，意味着电感尺寸更大、整机尺寸更大。
5、由于较大的电流纹波和电压应力，其效率和功率密度不高。
6、3电平buck-boost转换器是在2电平的基础上增加了两个igbt开关管、两个续流二极管和1个电容。这种结构使得输出电压能够在三种电平之间切换，从而减小了电流纹波、提高了转换效率。
7、3电平buck-boost转换器由于增加了两个igbt开关管和两个续流二极管和1个电容。这种结构能够使单管igbt承压减半，igbt选型时耐压值减半，能够降低电感充电电压，电感选型时感量减半，整机尺寸更小。
8、由于3电平 buck-boost 转换器的电感充放电频率为2电平的2倍，可以更好地抑制电感电流纹波。
9、3电平发波能够更精确地控制输出电压大小和稳定性，实现输入电流、输出电压的低谐波失真，提高系统功率因数和电能利用率及系统功率转换效率，减小电流纹波提高系统电流质量和稳定性，适用于对整机性能、外观尺寸要求更高的场景。
10、传统的3电平拓扑控制方式，开关管频率固定，由于小功率轻载时系统损耗主要为功率管开关损耗，使得功率转换效率降低，在如何在轻负载小功率或空载下，在保证转换器正常工作的前提下设置合适的工作方式，提高效率是一个值得探讨的问题。
技术实现思路
1、本发明的目的是在轻载的场景下，提高电源功率转换效率。
2、为此，本发明一方面提出了一种电能存储系统中双向电源轻载控制方法，基于3电平buck-boost硬件拓扑实现，当双向电源轻载时，由3电平发波方式切换为2电平发波方式，否则，退出2电平发波方式恢复为3电平发波方式。
3、在2电平发波期间，如果实际输出电压高于期望输出电压的99%，控制pwm波在正常输出一个开关周期后，封波，停止输出pwm波；封波期间，如果实际输出电压低于期望输出电压的98%，停止封波，输出pwm波。
4、进一步的，根据实际工况采样电感电流平均值 i l_ave、根据电感充电公式= 预测2电平发波方式下电感电流纹波值δ i l，计算出2电平发波方式下电感电流波谷值 i min= i l_ave -δ i l /2，当波谷值 i min≤-2a时双向电源为轻载，当波谷值 i min≥1a时双向电源退出轻载；其中， l为电感的电感值， ul为电感充电电压， t on为一个开关周期内电感的充电时间。
5、进一步的，双向电源为boost模式时， ul=uin，双向电源为buck模式时， ul= uin - uout，其中， uin为输入电压， uout为输出电压。
6、进一步的，切换为2电平发波方式通过以下方式实现：当为boost模式时功率管g2、g3完全同时动作，g1、g4关断仅作续流二极管使用，当为buck模式时功率管g1、g4完全同时动作，g2、g3关断仅作续流二极管使用。
7、一种可能的实现方式：使用tms320f28335实现控制，通过更改cmp值及aq动作电平方式实现2电平、3电平发波方式的切换。
8、另一方面，本发明还提出了一种电能存储系统中的双向电源，所述双向电源使用3电平buck-boost硬件拓扑，通过其中的控制模块实现上述控制方法。
9、有益效果：采用本发明提出的技术方案，在轻载情况下切换为2电平发波方式，同时功率管间歇工作；2电平发波方式提高了电感充电的效率，在保证电源为负载提供足够支持的前提下，减少了功率管开关频率，提高功率转换效率，降低能量损耗，提高设备的使用寿命。
1.一种电能存储系统中双向电源轻载控制方法，基于3电平buck-boost硬件拓扑实现，其特征在于，当双向电源轻载时，由3电平发波方式切换为2电平发波方式，否则，退出2电平发波方式恢复为3电平发波方式；
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，根据实际工况采样电感电流平均值il_ave、根据电感充电公式= 预测2电平发波方式下电感电流纹波值δil，计算出2电平发波方式下电感电流波谷值imin=il_ave -δil/2，当波谷值imin≤-2a时双向电源为轻载，当波谷值imin≥1a时双向电源退出轻载；
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，双向电源为boost模式时，ul=uin，双向电源为buck模式时，ul= uin -uout，其中，uin为输入电压，uout为输出电压。
4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述切换为2电平发波方式通过以下方式实现：当为boost模式时功率管g2、g3完全同时动作，g1、g4关断仅作续流二极管使用，当为buck模式时功率管g1、g4完全同时动作，g2、g3关断仅作续流二极管使用。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，使用tms320f28335实现控制，通过更改cmp值及aq动作电平方式实现2电平、3电平发波方式的切换。
6.一种电能存储系统中的双向电源，其特征在于，所述双向电源使用3电平buck-boost硬件拓扑，通过其中的控制模块实现权利要求1-5任一所述的控制方法。
