[發明專利]一種并離網儲能系統的超級電容預充電電路及控制方法

在審

• 申請號: 202110522386.2
• 申請日: 2021-05-13
• 公開（公告）號: CN113162207A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 王偉岸;雷志方;陳國棟;方彬鵬;侯北;喬道驥
• 申請（專利權）人: 上海電氣集團股份有限公司
• 主分類號: H02J7/34
• 分類號: H02J7/34;H02J3/28;H02J3/38
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 徐俊

1.一種并離網儲能系統的超級電容預充電電路，其特征在于，包括快速并離網開關電路、三相交流斷路器、兩相LCL交流濾波電路、單相全橋不控整流電路、直流斷路器、直流電容濾波電路、直流預充電路和超級電容器組；

所述快速并離網開關一端連接三相電網，一端連接三相交流斷路器；

所述三相交流斷路器一端連接快速并離網開關，一端連接兩相LCL交流濾波電路；

所述兩相LCL交流濾波電路一端連接三相交流斷路器，一端連接單相全橋不控整流電路的橋臂中點；

所述直流電容濾波電路一端掛接在單相全橋不控整流電路的共陽極端，一端掛接在單相全橋不控整流電路的共陰極端；

所述兩相LCL交流濾波電路的電容中點與直流電容濾波電路的中點相連接；

所述直流斷路器串聯在單相全橋不控整流電路直流側和超級電容器組之間；

所述直流預充電電路包括：直流預充電控制開關和直流預充電電阻，所述直流預充電電路并聯在直流斷路器兩端。

所述超級電容器組是由多個超級電容器模塊串并聯組成，而所述超級電容器模塊由多個超級電容器單體串并聯后組成。

2.一種并離網儲能系統的超級電容預充電控制方法，其特征在于，應用于權利要求1所述的預充電電路進行如下步驟：

步驟S01：超級電容器組對直流濾波電容預充電；

步驟S02：啟動恒定峰值電流預充電控制模式；

步驟S03：進入變峰值電流預充電控制模式；

步驟S04：預充電結束，進入待機模式。

3.如權利要求2所述的一種并離網儲能系統的超級電容預充電控制方法，其特征在于，所述步驟S01具體為控制直流預充開關，通過限流電阻實現超級電容器組對直流濾波電容的預充電。

4.如權利要求3所述的一種并離網儲能系統的超級電容預充電控制方法，其特征在于，所述步驟S02具體為如下步驟：

a)以采樣頻率fs實時檢測線電壓Vab(t)，并據此獲取對應的相位角；

b)以采樣頻率fs實時檢測超級電容電壓Vsc(t)、網側電感電流值和機側電感電流值IL(t)，并實時保存線電壓Vab(t)在相位角0-區間內線電壓Vab(t)和超級電容電壓Vsc(t)的差值ΔV(t)＝Vab(t)-Vsc(t)，其中保存的壓差數據分別為ΔV(0)、ΔV(1)、ΔV(2)···ΔV(n)，同步保存機測電感電流數據IL(0)、IL(1)、IL(2)···IL(n)；

c)完成上述數據采集后，對ΔV(0)、ΔV(1)、ΔV(2)···ΔV(n)這組數據進行濾波篩選，篩除掉第二次穿越過零點后的數據，并保存其他數據為ΔV(0)、ΔV(1)、ΔV(2)···ΔV(k)···ΔV(m)，其中ΔV(0)、ΔV(1)、ΔV(2)···ΔV(k-1)為第一次穿越過零點之前的數據，其中k為第一次穿越過零點時的插值，其中m為第二次穿越過零點時的插值；

d)選取步驟3中第二次穿越過零點前后共5個機側電感電流值IL(m-2)、IL(m-1)、IL(m)、IL(m+1)和ILs(m+2)，然后用冒泡比較法得出最大的機側電感電流值ILmax；

e)完成數據篩除后，根據公式(1)進行逆序積分計算，根據設定的機側電感電流峰值ILref，并結合公式(1)和(2)獲得晶閘管觸發角關聯量x，其中ΔIL為過流調整因子，L為機側電感值；

f)根據公式α＝100x/fs獲得a、b兩相晶閘管的觸發角α；

g)在線電壓Vab(t)下一個工頻周期的α相位角完成a、b兩相晶閘管的觸發驅動；

h)然后周期性地執行c、d、e、f和g中的工作。

5.如權利要求4所述的一種并離網儲能系統的超級電容預充電控制方法，其特征在于，所述步驟S03具體控制方法為：當恒成立時，a、b兩相晶閘管的觸發角α＝100k/fs。

6.如權利要求5所述的一種并離網儲能系統的超級電容預充電控制方法，其特征在于，所述步驟S04具體為當α＝100k/fs≈/2，即k≈fs/200條件成立時，此時超級電容的充電電流接近于零，此時判定超級電容預充電工作完成，然后斷開交流斷路器和直流斷路器，并封鎖快速并離網開關的驅動信號。