專利名稱：分布式電源系統(tǒng)蓄電池儲能變流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種變流器，具體的說是一種分布式電源系統(tǒng)蓄電池儲能變流
O
背景技術(shù)：
在世界飽受能源緊缺問題困擾的情況下，為了滿足經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展的要求，新能源成為全球電力行業(yè)和能源產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展方向。但是，新能源發(fā)電存在不穩(wěn)定性和間歇性等問題，大規(guī)模并網(wǎng)會對電網(wǎng)的穩(wěn)定運行造成影響。在分布式電源系統(tǒng)中配置合理的蓄電池對改善系統(tǒng)安全運行具有重要意義，可實現(xiàn)削峰填谷，平抑分布式電源系統(tǒng)的波動性，在電網(wǎng)出現(xiàn)故障時，可應(yīng)急獨立逆變以供本地負荷電能。目前，儲能技術(shù)主要運用在削峰填谷、新能源接入、電能質(zhì)量改善和應(yīng)急電源四個方面。用于分布式能源系統(tǒng)的大容量儲能方式主要有電池儲能、超導(dǎo)儲能、抽水蓄能、壓縮空氣儲能、超級電容器儲能和飛輪儲能。超導(dǎo)儲能目前制約于技術(shù)的進步，短期內(nèi)看不到大規(guī)模應(yīng)用的前景，抽水蓄能和壓縮空氣儲能電站的建設(shè)均受地形制約，且建設(shè)工期長、工程投資大；超級電容器和飛輪儲能更適合用于短時的功率型應(yīng)用場合。因此，大容量、規(guī)模化電池儲能系統(tǒng)成為世界研究的熱點。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種分布式電源系統(tǒng)蓄電池儲能變流器，當(dāng)處于并網(wǎng)狀態(tài)時，能實現(xiàn)交、直流側(cè)可控的四象限運行，當(dāng)變流器從電網(wǎng)吸收能量時，運行在整流狀態(tài)，當(dāng)電網(wǎng)故障時，能夠及時檢測并斷開電網(wǎng)，使變流器能工作在孤島運行狀態(tài)，為本地負荷提供穩(wěn)定的電能。本實用新型解決以上技術(shù)問題的技術(shù)方案是分布式電源系統(tǒng)蓄電池儲能變流器，包括蓄電池，還包括直流斷路器、軟啟動電路、第一直流接觸器、母線電容、三相全橋電路、控制器、并網(wǎng)濾波電路、三相隔離變壓器、第一交流接觸器、第一交流斷路器、第二交流接觸器和第二交流斷路器；蓄電池依次通過直流斷路器、第一直流接觸器和母線電容連接至三相全橋電路的直流端；第一直流接觸器并聯(lián)軟啟動電路；三相全橋電路的三相輸出經(jīng)過并網(wǎng)濾波電路濾除高次諧波后接至三相隔離變壓器的初級；三相隔離變壓器的次級連接第一交流接觸器的一側(cè)，第一交流接觸器的另一側(cè)連至第一交流斷路器的一側(cè)，第一交流斷路器的另一側(cè)連接至第二交流接觸器的一側(cè)，第一交流斷路器的另一側(cè)同時并聯(lián)本地負荷，第二交流接觸器的另一側(cè)連至第二交流斷路器的一側(cè)，第二交流斷路器的另一側(cè)連至三相電網(wǎng)；第一直流接觸器、第一交流接觸器和第二交流接觸器分別連接至控制器，直流斷路器的輸出端、三相隔離變壓器的次級輸出端以及第二交流斷路器的輸出分別連接至控制器，三相全橋電路連接至控制器。這樣，在并網(wǎng)運行模式時，三相逆變器通過對并網(wǎng)電流的控制實現(xiàn)對蓄電池的充放電；當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)故障時，能及時檢測，并與電網(wǎng)斷開，同時向本地負荷供電，當(dāng)檢測到電網(wǎng)恢復(fù)時，能實現(xiàn)向并網(wǎng)模式切換。本實用新型進一步限定的技術(shù)方案是前述的分布式電源系統(tǒng)蓄電池儲能變流器，控制器由一塊DSP芯片組成，兩塊DSP芯片通過雙口 RAM通信連接，由雙口 RAM完成數(shù)據(jù)交換。前述的分布式電源系統(tǒng)蓄電池儲能變流器，軟啟動電路由第二直流接觸器、電力二極管和軟啟動電阻串聯(lián)組成，電力二極管用于防止蓄電池正負極性反向接入，軟啟動電阻用于限制啟動電流。前述的分布式電源系統(tǒng)蓄電池儲能變流器，控制器上接有人機界面設(shè)備，人機界面設(shè)備包括用于于本地控制器的液晶觸摸屏和用于遠程控制的后臺電腦，液晶觸摸屏和后臺電腦均具有CAN接口和RS485接口。前述的分布式電源系統(tǒng)蓄電池儲能變流器，三相全橋電路為電壓型，由三橋臂功率模塊組成。前述的分布式電源系統(tǒng)蓄電池儲能變流器，三相隔離變壓器為D/Y型。前述的分布式電源系統(tǒng)蓄電池儲能變流器，還設(shè)有避雷器，第二交流斷路器的另一側(cè)并聯(lián)避雷器。本實用新型的有益效果是本實用新型具備獨立供電和并網(wǎng)功能，并網(wǎng)時，根據(jù)需要用于電池和電網(wǎng)間能量的可控轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)對用電負荷的削峰填谷，降低能耗挖掘用電潛力，并且能夠有效解決分布式電源系統(tǒng)存在的不穩(wěn)定性和間歇性等問題；外電網(wǎng)斷電時，以電壓源方式對本地負荷釋放電力，保證本地負荷不因為電網(wǎng)故障而停止工作；當(dāng)外電網(wǎng)恢復(fù)送電，自動轉(zhuǎn)換到設(shè)定模式。

圖1是本實用新型的連接框圖。
具體實施方式
實施例1本實施例提供的一種分布式電源系統(tǒng)蓄電池儲能變流器，連接如圖1所示，包括蓄電池1，還包括直流斷路器2、軟啟動電路3、第一直流接觸器4、母線電容5、三相全橋電路6、控制器7、并網(wǎng)濾波電路9、三相隔離變壓器10、第一交流接觸器11、第一交流斷路器12、第二交流接觸器13和第二交流斷路器14 ；蓄電池1依次通過直流斷路器2、第一直流接觸器4和母線電容5連接至三相全橋電路6的直流端；第一直流接觸器4并聯(lián)軟啟動電路3 ；三相全橋電路6的三相輸出經(jīng)過并網(wǎng)濾波電路9濾除高次諧波后接至三相隔離變壓器10的初級；三相隔離變壓器10的次級連接第一交流接觸器11的一側(cè)，第一交流接觸器11的另一側(cè)連至第一交流斷路器12的一側(cè)，第一交流斷路器12的另一側(cè)連接至第二交流接觸器13的一側(cè)，第一交流斷路器12的另一側(cè)同時并聯(lián)本地負荷，第二交流接觸器13的另一側(cè)連至第二交流斷路器14的一側(cè)，第二交流斷路器14的另一側(cè)連至三相電網(wǎng)15，同時并聯(lián)避雷器16?？刂破?由兩塊DSP構(gòu)成，一塊DSP實現(xiàn)電信號采樣和三相逆變橋功率管的驅(qū)動控制；另一塊DSP實現(xiàn)功率管的保護、接觸器開關(guān)控制、與人機界面的通訊；兩塊DSP由雙
4口 RAM完成數(shù)據(jù)交換。第一直流接觸器4、第一交流接觸器11和第二交流接觸器13分別連接至控制器7，用于觸器的控制；直流斷路器2的輸出端、三相隔離變壓器10的次級輸出端以及第二交流斷路器14的輸出分別連接至控制器7，用于采樣電信號；三相全橋電路6連接至控制器7，用于三相逆變橋功率管的驅(qū)動控制。軟啟動電路3由第二直流接觸器17、電力二極管18和軟啟動電阻19串聯(lián)組成，電力二極管18用于防止蓄電池正負極性反向接入，軟啟動電阻19用于限制啟動電流?？刂破魃辖佑腥藱C界面設(shè)備8，人機界面分本地控制和遠程控制兩種，本地控制為本實用新型的液晶觸摸屏上完成，遠程控制為后臺電腦完成，遠程控制優(yōu)先級高于本地控制，均具有CAN接口和RS485接口。三相全橋電路為電壓型，由三橋臂功率模塊組成。三相隔離變壓器為D/Y 型。本實用新型的工作狀態(tài)包括并網(wǎng)充電、并網(wǎng)放電和孤島運行，其中并網(wǎng)充電和并網(wǎng)放電可設(shè)置功率因數(shù)。并網(wǎng)充電，儲能變流器作為可控整流裝置將電能從交流電網(wǎng)變成直流，儲存到蓄電池中。并網(wǎng)放電，儲能變流器作為逆變裝置將蓄電池儲存的電能從直流變?yōu)榻涣?，輸送到電網(wǎng)。孤島運行，當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)故障時，本實用新型能及時檢測，并斷開交流接觸器，同時向本地負荷供電，當(dāng)檢測到電網(wǎng)恢復(fù)時，能實現(xiàn)向設(shè)定工作狀態(tài)切換。并網(wǎng)電流的參考值是由對蓄電池電流的控制形成的，將檢測到的蓄電池電流與給定電流進行比較，經(jīng)調(diào)節(jié)后輸出為并網(wǎng)參考電流。通過控制并網(wǎng)電流可實現(xiàn)對蓄電池充放電電流的控制，進而實現(xiàn)恒流、恒壓、恒功率、快速充放、最長壽命充放等多種充放電管理模式。三相全橋電路輸出的并網(wǎng)電流在正向同步旋轉(zhuǎn)坐標系下由直流給定分量以及周期性擾動分量兩部分組成。采用同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的PI控制能夠?qū)崿F(xiàn)對直流給定信號的無靜差跟蹤，但不能抵消周期性擾動分量的影響，并網(wǎng)電流中將含有諧波。根據(jù)同步旋轉(zhuǎn)坐標系下并網(wǎng)電流的特點，電流控制采用了 PI控制與重復(fù)控制的并聯(lián)結(jié)構(gòu)。PI控制器可實現(xiàn)對直流給定信號的無靜差跟蹤，能有效抑制并網(wǎng)電流的基波擾動。重復(fù)控制器作為周期性擾動信號的統(tǒng)一模型嵌入控制回路中，以抑制周期性擾動，實現(xiàn)周期性擾動的無靜差調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)后采用SVPWM輸出。本文實用新型采用被動式與主動式相結(jié)合的方法檢測孤島，一方面利用系統(tǒng)本身的過載、過頻和欠頻保護電路檢測，另一方面使用正反饋頻率擾動法檢測。正反饋頻率擾動法的主要思想是首先判斷當(dāng)前電網(wǎng)電壓頻率的漂移方向，然后周期性的對輸出電流頻率施以相應(yīng)的擾動，同時觀測實際的輸出電流頻率。當(dāng)三相全橋電路輸出的并網(wǎng)電流頻率跟隨擾動信號變化時，即輸出電流頻率可由并網(wǎng)逆變器控制時，就成倍增加擾動量，以達到使輸出電流頻率快速變化而觸發(fā)反孤島頻率檢測的目的。該方法的優(yōu)點是多個并網(wǎng)逆變器進行反孤島控制時，逆變器之間是相互支持的，當(dāng)一個逆變器的擾動使網(wǎng)壓頻率上升，則其他并網(wǎng)逆變器會檢測到相同的變化方向，控制的結(jié)果會使網(wǎng)壓頻率進一步上升。將被動檢測和主動檢測相結(jié)合，可以有效提高系統(tǒng)對孤島效應(yīng)的檢測速度、檢測準確度和反應(yīng)速度。當(dāng)檢測到孤島效應(yīng)后，由控制器斷開交流接觸器以斷開本地負荷與電網(wǎng)，同時設(shè)備進入孤島獨立運行狀態(tài)以供當(dāng)?shù)刎撦d使用。當(dāng)電網(wǎng)恢復(fù)供電，合交流接觸器以將本地負載并入電網(wǎng)，同時儲能變流器進入并網(wǎng)充放電工作模式。本實用新型有并網(wǎng)和孤島獨立運行模式，其中并網(wǎng)運行模式時，三相逆變器通過對并網(wǎng)電流的控制實現(xiàn)對蓄電池的充放電；當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)故障時，本實用新型能及時檢測，并與電網(wǎng)斷開，同時向本地負荷供電，當(dāng)檢測到電網(wǎng)恢復(fù)時，能實現(xiàn)向并網(wǎng)模式切換。除上述實施例外，本實用新型還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本實用新型要求的保護范圍。
權(quán)利要求1.分布式電源系統(tǒng)蓄電池儲能變流器，包括蓄電池，其特征在于還包括直流斷路器、 軟啟動電路、第一直流接觸器、母線電容、三相全橋電路、控制器、并網(wǎng)濾波電路、三相隔離變壓器、第一交流接觸器、第一交流斷路器、第二交流接觸器和第二交流斷路器；所述蓄電池依次通過所述直流斷路器、第一直流接觸器和母線電容連接至所述三相全橋電路的直流端；所述第一直流接觸器并聯(lián)所述軟啟動電路；所述三相全橋電路的三相輸出經(jīng)過所述并網(wǎng)濾波電路濾除高次諧波后接至所述三相隔離變壓器的初級；所述三相隔離變壓器的次級連接第一交流接觸器的一側(cè)，所述第一交流接觸器的另一側(cè)連至所述第一交流斷路器的一側(cè)，所述第一交流斷路器的另一側(cè)連接至所述第二交流接觸器的一側(cè)，所述第一交流斷路器的另一側(cè)同時并聯(lián)本地負荷，所述第二交流接觸器的另一側(cè)連至所述第二交流斷路器的一側(cè)，所述第二交流斷路器的另一側(cè)連至三相電網(wǎng)；所述第一直流接觸器、第一交流接觸器和第二交流接觸器分別連接至所述控制器，所述直流斷路器的輸出端、三相隔離變壓器的次級輸出端以及第二交流斷路器的輸出分別連接至所述控制器，所述三相全橋電路連接至所述控制器。
2.如權(quán)利要求1所述的分布式電源系統(tǒng)蓄電池儲能變流器，其特征在于所述控制器由一塊DSP芯片組成，所述兩塊DSP芯片通過雙口 RAM通信連接。
3.如權(quán)利要求1所述的分布式電源系統(tǒng)蓄電池儲能變流器，其特征在于所述軟啟動電路由第二直流接觸器、電力二極管和軟啟動電阻串聯(lián)組成。
4.如權(quán)利要求1或2所述的分布式電源系統(tǒng)蓄電池儲能變流器，其特征在于所述控制器上接有人機界面設(shè)備，所述人機界面設(shè)備包括用于于本地控制器的液晶觸摸屏和用于遠程控制的后臺電腦，所述液晶觸摸屏和后臺電腦均具有CAN接口和RS485接口。
5.如權(quán)利要求1所述的分布式電源系統(tǒng)蓄電池儲能變流器，其特征在于所述三相全橋電路為電壓型，由三橋臂功率模塊組成。
6.如權(quán)利要求1所述的分布式電源系統(tǒng)蓄電池儲能變流器，其特征在于所述三相隔離變壓器為D/Y型。
7.如權(quán)利要求1所述的分布式電源系統(tǒng)蓄電池儲能變流器，其特征在于還設(shè)有避雷器，所述第二交流斷路器的另一側(cè)并聯(lián)避雷器。
專利摘要本實用新型涉及一種變流器，是一種分布式電源系統(tǒng)蓄電池儲能變流器，包括蓄電池，還包括直流斷路器、軟啟動電路、第一直流接觸器、母線電容、三相全橋電路、控制器、并網(wǎng)濾波電路、三相隔離變壓器、第一交流接觸器、第一交流斷路器、第二交流接觸器和第二交流斷路器；蓄電池依次通過直流斷路器、第一直流接觸器和母線電容連接至三相全橋電路的直流端；第一直流接觸器并聯(lián)所述軟啟動電路；三相全橋電路的三相輸出經(jīng)過并網(wǎng)濾波電路濾除高次諧波，并通過三相隔離變壓器與電網(wǎng)實現(xiàn)電氣隔離。本實用新型并網(wǎng)充電時將電能從交流電網(wǎng)變成直流儲存到蓄電池中，并網(wǎng)放電時將蓄電池儲存的電能從直流變?yōu)榻涣鬏斔偷诫娋W(wǎng)，當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)故障時，本實用新型能及時檢測到，并斷開電網(wǎng)同時向本地負荷供電。
文檔編號H02J3/38GK202333830SQ201120472058
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月24日
發(fā)明者葉曙光, 徐天石, 汪斌, 郭權(quán), 陳強, 鞠文耀 申請人:江蘇金思源電力科技有限公司