[實用新型]一種適用于變電站直流系統(tǒng)的混合儲能電源裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420392402.6
• 申請日: 2014-07-16
• 公開（公告）號: CN204068283U
• 公開（公告）日: 2014-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蘇適;張文斌;李萍;劉友寬;謝勝男
• 申請（專利權(quán)）人: 云南電力試驗研究院（集團(tuán)）有限公司電力研究院;云南電網(wǎng)公司技術(shù)分公司
• 主分類號: H02J3/32
• 分類號: H02J3/32
• 代理公司: 昆明大百科專利事務(wù)所 53106
• 代理人: 何健

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于電力系統(tǒng)輸配電技術(shù)，尤其是涉及一種適用于變電站直流系統(tǒng)的混合儲能電源裝置結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

????直流電源作為供電電源，在變電站、發(fā)電廠、大中型廠礦企業(yè)等供電系統(tǒng)中占有很重要的地位，主要用于控制、保護(hù)、分合閘、通信設(shè)備等設(shè)備的供電，同時還可以作為獨立的事故照明電源，所以其性能以及可靠性會直接影響到整個供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

????蓄電池是目前最常用的儲能元件，但是蓄電池容量的選擇不僅要滿足合閘等沖擊性負(fù)荷所需最大放電電流要求還要同時滿足對經(jīng)常性負(fù)荷持續(xù)供電的時間要求。在變電站直流系統(tǒng)中，蓄電池的作用非同小可，但是遇到一些極端狀況時往往會對蓄電池造成很大的傷害，縮短蓄電池的壽命。超級電容器作為新興的能量儲能器件，能夠?qū)崿F(xiàn)快速放電，瞬間大功率輸出能力強(qiáng)，并且能夠與蓄電池通過合適的拓?fù)溥B接提供電壓支撐，保護(hù)蓄電池，延長蓄電池的壽命，使功率的輸出更加平穩(wěn)。與單獨的使用蓄電池相比，蓄電池和超級電容器組成的混合儲能裝置在功率密度、使用壽命以及環(huán)境溫度等方面具有很大的優(yōu)勢，這些優(yōu)點正是變電站直流電源需要的。

????由此可見采用超級電容器和蓄電池組成的變電站直流系統(tǒng)的混合儲能電源能夠兼顧超級電容器和蓄電池兩者的優(yōu)勢，同時又能夠互補(bǔ)雙方的缺點，并且能夠提高變電站直流電源的性能，這正是變電站所需要的。

實用新型內(nèi)容

????本實用新型的目的，是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中變電站直流電源對抗分合閘時的沖擊，延長蓄電池的壽命，穩(wěn)定輸出功率，提高可靠性，提供一種適用于變電站直流系統(tǒng)的混合儲能電源裝置。

????本實用新型的目的可以通過采取如下技術(shù)方案達(dá)到：

????一種適用于變電站直流系統(tǒng)的混合儲能電源裝置，其結(jié)構(gòu)特點是：該混合儲能電源裝置由超級電容器、蓄電池、雙向變換器DC/DC及其控制組成；超級電容器和蓄電池通過雙向變換器DC/DC串聯(lián)起來然后再與直流負(fù)載相連接。其中，雙向變換器DC/DC的一側(cè)與超級電容器相接，另一側(cè)與蓄電池相接。

????進(jìn)一步地，所述控制包括對雙向變換器DC/DC的脈沖寬度調(diào)制、對輸出到直流母線上的電壓進(jìn)行的負(fù)反饋控制環(huán)、對雙向變換器DC/DC的控制；將直流母線的理想電壓作為設(shè)定值，把直流母線上的實際電壓作為反饋值，兩個數(shù)值進(jìn)行運(yùn)算，得到的偏差作為PID控制器的輸入，通過PID控制器的運(yùn)算得到輸出的功率信號，通過PID控制器輸出的信號對雙向變換器DC/DC的輸入，主要通過脈沖寬度調(diào)制的方法，控制雙向變換器DC/DC，進(jìn)而達(dá)到控制超級電容器和蓄電池的輸出功率的目的。利用超級電容器和蓄電池本身的特性，達(dá)到既滿足直流負(fù)載的需求，同時又保護(hù)蓄電池的目的。超級電容器的存在給混合儲能電源系統(tǒng)提供了電壓支撐，保證了蓄電池的電壓和功率不會跌落到很低的水平，防止影響蓄電池的性能，延長了蓄電池的壽命，提高了可靠性，穩(wěn)定了輸出功率。

????進(jìn)一步地，雙向變換器DC/DC為Buck-Boost雙向變換器。

????進(jìn)一步地，所述的混合儲能電源裝置的蓄電池的容量額度至少與直流負(fù)荷中的全部負(fù)荷功率相匹配，超級電容器的容量也應(yīng)該與直流負(fù)荷中的全部負(fù)荷功率相匹配，即所述的混合儲能電源裝置中的超級電容器和蓄電池都可以運(yùn)行在單獨工作的狀態(tài)，同時也可以一起放電滿足負(fù)荷需求。

????本實用新型具有如下突出的有益效果：

????1、本實用新型所述的混合儲能電源裝置中的超級電容器具有功率密度大、動態(tài)響應(yīng)快、壽命長的優(yōu)點，蓄電池具有能量密度高的優(yōu)點，本實用新型將超級電容器和蓄電池結(jié)合起來組成混合儲能裝置，兼顧了兩者的優(yōu)點，互補(bǔ)了雙方的缺點，因此可以在直流母線上的電壓發(fā)生變化的時候更加平穩(wěn)、快速跟蹤的基礎(chǔ)上，保持電壓的穩(wěn)定。超級電容器與蓄電池通過合適的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接在一起，能夠為混合儲能電源系統(tǒng)提供電壓支撐，避免蓄電池的過度損耗，延長蓄電池的壽命，同時可以提高系統(tǒng)的可靠性，穩(wěn)定輸出功率；