[發(fā)明專利]移動儲能電站儲能功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410464731.1
• 申請日: 2014-09-12
• 公開（公告）號: CN104184160A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔡旭;姜廣宇;葉程廣;丁卓禹
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽啟光能源科技研究院有限公司
• 主分類號: H02J3/32
• 分類號: H02J3/32;H02J3/01
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34107
• 代理人: 張永生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電氣自動化控制技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說涉及移動儲能電站儲能功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。

背景技術(shù)

儲能功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)PCS是電池儲能載體與電網(wǎng)交互的關(guān)鍵部件，通過PCS，儲能電池從交流電網(wǎng)中獲取能量或向交流電網(wǎng)輸出能量，在放電狀態(tài)下，電池組中的直流電能通過PCS進(jìn)行能量變換，將直流電能變換為交流電能回饋電網(wǎng)，在充電狀態(tài)，PCS通過能量變換，將交流電能變換為直流電能，給電池充電，從而實(shí)現(xiàn)對電池組的充/放電管理、網(wǎng)側(cè)有功調(diào)頻和無功調(diào)壓、孤島運(yùn)行、黑啟動等功能。目前，大功率移動儲能技術(shù)還處于新興的發(fā)展階段，其快速充放電、高效有功無功調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)有著廣泛的應(yīng)用。大功率的移動儲能技術(shù)的孤島運(yùn)行、并離網(wǎng)無縫切換、系統(tǒng)運(yùn)行安全以及抑制高次諧波等技術(shù)以及其應(yīng)用需要進(jìn)一步的完善移動儲能的系統(tǒng)設(shè)計。

發(fā)明內(nèi)容

針對相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域文獻(xiàn)和以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，在大量現(xiàn)有文獻(xiàn)研究和長期在相關(guān)領(lǐng)域研發(fā)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，本發(fā)明提出“移動儲能電站儲能功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)”，克服了現(xiàn)有技術(shù)中“大功率的移動儲能技術(shù)的孤島運(yùn)行、并離網(wǎng)無縫切換、系統(tǒng)運(yùn)行安全以及抑制高次諧波等技術(shù)以及其應(yīng)用需要進(jìn)一步的完善移動儲能的系統(tǒng)設(shè)計”等技術(shù)難題，通過“采用DSP和FPGA的控制器”實(shí)現(xiàn)“實(shí)現(xiàn)大功率的快速充放電、很好的抑制高次諧波”的有益效果。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種移動儲能電站儲能功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括主電路和控制器電路，所述主電路包括并聯(lián)在直流母線上的電壓源變換器和電容，預(yù)充電模塊連接到電容的兩端；所述控制器電路包括模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器模塊、信號處理電路、驅(qū)動及功率保護(hù)電路和控制器,信號處理電路采集母線充放電電流信號、電池組電壓信號、逆變器輸出電流信號、系統(tǒng)輸出電流信號、電網(wǎng)電壓信號和直流側(cè)電壓信號，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)化器模塊通過絕緣檢測模塊與電容連接，電壓源變換器的交流側(cè)和直流側(cè)分別設(shè)有并網(wǎng)開關(guān)和充放電開關(guān)。所述主電路的直流母線端接入蓄電池，通過改變電壓源換流器的調(diào)制比m和功角差δ使電壓源換流器四象限運(yùn)行，提供雙向可控的有功、無功，以控制系統(tǒng)接入點(diǎn)的電壓和頻率的穩(wěn)定。所述主電路的直流母線電壓范圍是從590V到800V。所述主電路的直流母線的直流側(cè)電流的最大值170A。所述控制器包括DSP、FPGA、以及連接到FPGA的模擬信號采樣調(diào)理電路、開關(guān)量光耦輸入接口電路、開關(guān)量光耦輸出接口電路、PWM光纖驅(qū)動接口電路以及IPM故障光纖輸入接口電路，F(xiàn)PGA將采集的數(shù)據(jù)上傳到DSP中。所述DSP包括實(shí)時運(yùn)算處理單元和通訊控制單元，實(shí)時運(yùn)算單元處理數(shù)字濾波、靜止坐標(biāo)變換、旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換、數(shù)字PLL算法、PI調(diào)節(jié)以及SVPWM生成占空比控制算法，所述通訊控制單元與監(jiān)控系統(tǒng)和BMS進(jìn)行通信。所述控制器發(fā)出預(yù)充電開關(guān)控制信號控制預(yù)充電過程的開始和結(jié)束；控制器發(fā)出并網(wǎng)開關(guān)控制信號，控制儲能系統(tǒng)是否并網(wǎng)運(yùn)行；控制器發(fā)出充放電開關(guān)控制信號，控制充放電過程的開始和結(jié)束。所述預(yù)充電模塊向直流側(cè)電容充電，使之達(dá)到預(yù)定電壓值，并對電池組充電。

本發(fā)明具備的有益效果是：本發(fā)明設(shè)計了100KW的儲能系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)大功率的快速充放電、很好的抑制高次諧波，其采用DSP和FPGA的控制器可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)算及信號隔離，保證系統(tǒng)安全運(yùn)行。

附圖說明

圖1為本發(fā)明具體實(shí)施例的PCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；

圖2為本發(fā)明具體實(shí)施例的控制器硬件系統(tǒng)。

具體實(shí)施方式

下面對照附圖，通過對實(shí)施例的描述，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式如所涉及的控制系統(tǒng)，相互間的連接關(guān)系，及實(shí)施方法，作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，以幫助本領(lǐng)域的技術(shù)人員對本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思、技術(shù)方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解。