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CN101557115A - 谷电峰用储能装置 - Google Patents

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CN101557115A CNA2009100279837A CN200910027983A CN101557115A CN 101557115 A CN101557115 A CN 101557115A CN A2009100279837 A CNA2009100279837 A CN A2009100279837A CN 200910027983 A CN200910027983 A CN 200910027983A CN 101557115 A CN101557115 A CN 101557115A
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刘建戈
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Abstract

本发明公开了谷电峰用储能装置，该储能装置由各电子元器件连接形成的电回路组成，双向变流器上连接蓄电池组、控制器和检测电路，控制器上连接人机界面；所述的双向变流器是电压型的三相半桥型整流/逆变器，由三个单相半桥式逆变器桥臂构成；所述的控制器，为DSP芯片加单片机的双CPU结构；所述的人机界面为液晶显示模块；所述的检测电路为市电输入检测、变流器输出检测和蓄电池检测，电压、电流的采样均采用霍尔传感器。本发明在用电低谷电价较低时对蓄电池充电，在用电高峰电价较高时蓄电池通过逆变对负荷部分或全部供电，解决电能供需不平衡问题，作为电网的有效补充，起削峰填谷作用。

Description

谷电峰用储能装置
技术领域
本发明涉及一种储能装置，是一种解决电能供需不平衡问题的电能存储装置。
背景技术
由于经济、环境、技术以及政策等方面因素的制约，电网发展难以快速跟上电力需求增长的步伐，同时电网在其规模化发展过程中不可避免地会在一段时间甚至长期存在结构上不合理问题。如系统装机容量难以满足峰值负荷的需求；现有电网在输电能力方面落后于用户的需求；用户对电能质量和供电可靠性的要求越来越高等。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种谷电峰用储能装置，在用电低谷电价较低时，对蓄电池充电，在用电高峰电价较高时，蓄电池通过逆变对负荷部分或全部供电，解决电能供需不平衡问题，作为电网的有效补充，起削峰填谷作用。
本发明的技术方案是：该储能装置由各电子元器件连接形成的电回路组成，电回路包括双向变流器、蓄电池组、控制器、人机界面和检测电路，双向变流器上连接蓄电池组、控制器和检测电路，控制器上连接人机界面；所述的双向变流器，是电压型的三相半桥型整流/逆变器，由三个单相半桥式逆变器桥臂构成，三相四线式结构电路中以蓄电池组中点作为输出的零线；所述的控制器为DSP芯片加单片机的双CPU结构，由DSP芯片、单片机、I/O、PWM输出模块、实时时钟、键盘接口、LCD接口、通信接口和电源连接组成；所述的人机界面为液晶显示模块；所述的检测电路为市电输入检测、变流器输出检测和蓄电池检测，电压、电流的采样均采用霍尔传感器。
本发明的优点是：1、谷电峰用储能装置在用电侧将电能转换成机械能、化学能等其它能量形式储存起来，在需要时再转换成电能释放出来，以蓄电池作为储能介质，让用户有选择地从电网获取电能；2、在负载需要无功功率时，可以产生无功电流从而改善电能质量；3、谷电峰用储能装置为应急电源使用模式，在电网交流供电中断时，储能装置断开电网侧开关后，将直流电能逆变成交流电向负荷供电，相当于一台应急发电机；4、装置的无功电流发生器在为蓄电池充电的同时输出无功电流，根据设定的模式和控制器检测到负载所需的无功电流，通过控制器使智能功率模块IPM产生无功电流，满足负载无功功率需求；5、谷电峰用储能装置的控制器完成对充放电时间的设置和控制，能够适应峰平谷时间的调整，同时能够根据电能存储介质的电特性确定能量转换的控制方式，能够在线检测电能存储介质的容量、电压、温度、充放电电流，对超限值进行报警；6、自动检测系统参数，判断系统状态，根据系统设置的自动或手动方式转入相应的运行方式，自动记录运行事件；7、双向变流器平滑实现交流电和直流电的双向转换，整流和逆变电压电流根据系统要求可控，将充电电路和逆变电路合二为一，并实现充放电中的功率因数校正PFC(Power Factor Correction)；8、谷电峰用储能装置的控制器根据运行控制方式和工况测量的结果，发出控制指令去驱动IPM工作，产生不同的输出，在系统失电且蓄电池电压充足时，转入正弦逆变工作状态，系统有电而电池容量不足时，转入整流充电工作状态；系统功率因数低于门限值时，输出无功补偿电流；系统出现电压跌落时，能产生一个叠加分量使电压达规定值；9、谷电峰用储能装置的双向变流器采用智能功率模块IPM作为开关管，由DSP提供SPWM波形，控制智能功率模块IPM内各个IGBT的通断，双向SPWM逆变整流控制实现直流和交流电能的双向流动，实现蓄电池的并网充放电控制。
附图说明
图1是本发明谷电峰用储能装置结构原理框图
图2是图1的双向变流器电路原理图
图3是图2的双向变流器的整流工作状态图
图4是图2的双向变流器逆变工作状态图
图5是图1的控制器结构原理图
图6是图5的控制器主程序流程图
具体实施方式
结合附图对本发明具体实施方式作进一步说明如下：
如图1、2所示，该储能装置由各电子元器件连接形成的电回路组成，电回路包括双向变流器、蓄电池组、控制器、人机界面和检测电路，双向变流器上连接蓄电池组、市电输入和负载，控制器上连接采样电路、人机界面和双向变流器；所述的双向变流器，是电压型的三相半桥型整流/逆变器，由三个单相半桥式逆变器桥臂构成，三相四线式结构电路中以蓄电池组中点作为输出的零线；所述的控制器为DSP芯片加单片机的双CPU结构，由DSP芯片、单片机、I/O、PWM输出模块、实时时钟、键盘接口、LCD接口、通信接口和电源连接组成；所述的人机界面为液晶显示模块；所述的检测电路为市电输入检测、变流器输出检测和蓄电池检测，电压、电流的采样均采用霍尔传感器。
储能装置工作在整流器方式下，控制器输出IPM控制信号导通角在0-120°之间，双向变流器相当于三相全控桥式整流电路，输出Ud直流电压。调整导通角控制输出直流电压Ud向蓄电池充电，如图3所示；蓄电池充电通常有两种方式，均充方式，即恒定的电流向蓄电池组充电同时限制蓄电池组的端电压；浮充方式即向蓄电池组施加恒定的电压同时限制蓄电池组的最大充电电流，蓄电池的均浮充根据需要手动或自动控制，但无论是在自动还是手动方式下，控制器根据检测到的蓄电池参数自动触发均充浮充方式的转换。
双向变流器工作在逆变器方式时，按照正弦信号波和三角波相比的方法对T1T4(T3T6、T5T2)进行PWM控制，在桥的输入端ao(bo、co)产生正弦PWM波Uao(Ubo、Uco)，Uao中只含有基波分量和与三角波有关的高次谐波；由于电感的滤波作用，这些高次谐波电压只会使交流电流is产生很小的脉动，正弦信号波的频率与电源频率相同时，输出与电源频率相同的正弦波；蓄电池存储的直流电能逆变成三相交流电供给负载，如图4所示；逆变模式下变流器可独立向负载供电或者交流电网并网向负载供电，在独立向负载供电时，先断开交流侧的开关；与交流电网并网向负载供电，先检测逆变器输出的三相交流电的电压幅值、相位、频率与电网相同后并网运行。
谷电峰用储能装置通过双向变流器中的自换相桥式电路并联在电网上，控制器根据检测到负荷无功需求调节桥式电路交流侧输出电压的相位和幅值，使双向变流器吸收或者发出满足要求的无功电流，实现动态无功补偿；电网电压和SVG输出的交流电压分别用向量
Figure A20091002798300061
和
Figure A20091002798300062
表示，则连接电抗X上的电压
Figure A20091002798300063
即为
Figure A20091002798300064
和
Figure A20091002798300065
的向量差，连接电抗的电流是由其电压来控制的，这个电流就是SVG从电网吸收的电流I；逆变的输出电压高于系统电压，则逆变器就像一组电容器那样向系统提供无功功率，如果电压低于系统电压消耗无功功率。
如图5所示，控制器为DSP芯片加单片机的双CPU结构，软件包括DSP软件和单片机软件，所有软件采用模块化设计，单片机软件系统包含初始化模块、键盘/显示模块、工作管理模块、事件管理模块、蓄电池管理模块和串口通信模块，DSP软件系统包含初始化模块、采样模块、输出模块和通信模块，工作管理模块主要是根据预先设定的要求或实时的手动要求向DSP发出控制指令，使其发出相应的调制信号控制整流/逆变电路的工作方式，即整流器、逆变器和无功电流发生器三种工作方式，如图6所示。

Claims (1)

1、一种谷电峰用储能装置，其特征在于：该储能装置由各电子元器件连接形成的电回路组成，电回路包括双向变流器、蓄电池组、控制器、人机界面和检测电路，双向变流器上连接蓄电池组、控制器和检测电路，控制器上连接人机界面；所述的双向变流器，是电压型的三相半桥型整流/逆变器，由三个单相半桥式逆变器桥臂构成，三相四线式结构电路中以蓄电池组中点作为输出的零线；所述的控制器为DSP芯片加单片机的双CPU结构，由DSP芯片、单片机、I/O、PWM输出模块、实时时钟、键盘接口、LCD接口、通信接口和电源连接组成；所述的人机界面为液晶显示模块；所述的检测电路为市电输入检测、变流器输出检测和蓄电池检测，电压、电流的采样均采用霍尔传感器。
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