CN117713332A - 用于互感器温升试验的储能型电源装置 - Google Patents
用于互感器温升试验的储能型电源装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117713332A CN117713332A CN202311575293.1A CN202311575293A CN117713332A CN 117713332 A CN117713332 A CN 117713332A CN 202311575293 A CN202311575293 A CN 202311575293A CN 117713332 A CN117713332 A CN 117713332A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- energy storage
- power
- voltage
- battery
- load
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 title claims abstract description 72
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 24
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 14
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 21
- 238000007600 charging Methods 0.000 claims description 15
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 15
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 8
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000010280 constant potential charging Methods 0.000 claims description 4
- 238000010277 constant-current charging Methods 0.000 claims description 3
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 abstract description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- NAWXUBYGYWOOIX-SFHVURJKSA-N (2s)-2-[[4-[2-(2,4-diaminoquinazolin-6-yl)ethyl]benzoyl]amino]-4-methylidenepentanedioic acid Chemical compound C1=CC2=NC(N)=NC(N)=C2C=C1CCC1=CC=C(C(=O)N[C@@H](CC(=C)C(O)=O)C(O)=O)C=C1 NAWXUBYGYWOOIX-SFHVURJKSA-N 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000009414 blockwork Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
- H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
- H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
- H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
- H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0068—Battery or charger load switching, e.g. concurrent charging and load supply
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Emergency Management (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
本发明属于电气设备领域，公开了一种用于互感器温升试验的储能型试验电源装置，包括三电平AC/DC、DC/AC、双向DC/DC与储能系统；所述AC/DC通过并网开关与电网连接，AC/DC通过DC/AC与VFI负载连接；AC/DC与并网开关之间用于接入VFD负载；所述储能系统通过双向DC/DC接入AC/DC与DC/AC之间；所述储能系统的最大放电功率不小于VFI负载和VFD负载的额定功率之和；还包括DC‑DC控制器与AC/DC控制器。本发明能够向VFI和VFD的关键负载提供应急电力，降低了成本并提高了蓄电池利用率，最大限度地减少了需求管理与应急供电模式切换带来的暂态过程。
Description
技术领域
本发明属于电气设备领域，具体指用于互感器温升试验的储能型试验电源装置。
背景技术
能源存储系统(ESS)作为一种避免夏季和冬季用电量突然增加导致大规模停电的方法，引起了人们的关注。ESS可用于通过向电网提供调峰、负荷转移等辅助服务来解决电能质量问题。与此同时，不间断电源(UPS)系统已广泛应用于数据中心、医院等，为通信系统、网络服务器、医疗设备等关键负载提供可靠电源。
现有文献提出的常规配置包括用于需求管理的ESS和用于应急电源的在线UPS，其中，ESS蓄电池的储存能量用于需求管理，但UPS蓄电池的储存能源仅在电网故障时使用。此外，当电网出现故障时，在线UPS的交流-直流整流器停止运行，DC-AC逆变器仅向电压频率无关(VFI)负载提供应急电源。因此，如何提出能够向VFI和电压频率相关(VFD)等关键负载提供应急电力的储能型试验电源装置，对于保证电力系统安全稳定运行有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种用于互感器温升试验的储能型试验电源装置。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种储能型电源装置，包括三电平AC/DC、DC/AC、双向DC/DC与储能系统；
所述AC/DC通过并网开关与电网连接，AC/DC通过DC/AC与VFI负载连接；AC/DC与并网开关之间用于接入VFD负载；
所述储能系统通过双向DC/DC接入AC/DC与DC/AC之间；所述储能系统的最大放电功率不小于VFI负载和VFD负载的额定功率之和；
还包括DC-DC控制器与AC/DC控制器；所述DC-DC控制器用于根据电网状态与储能系统的充放功率控制所述双向DC-DC切换工作模式，电网正常时采用需求管理模式，电网故障时采用应急供电模式；
所述AC/DC控制器用于根据电网状态控制所述三电平AC/DC切换工作模式，电网正常时采用需求管理模式，电网故障时采用应急供电模式。
进一步的，所述需求管理模式包括如下：
模式D1：当功耗较低时进行充电，将能量积累到储能系统中；
模式D2：储能系统放电功率小于所需的VFI负载功率，VFI负载功率由电网和储能系统提供；
模式D3：储能系统放电功率大于所需的VFI负载功率，VFD负载功率由电网和储能系统提供；
模式D4：储能系统放电功率大于VFD负载功率与VFI负载功率之和，储能系统放电的功率从储能系统流向电网。
进一步的，所述应急供电模式包括如下：
E1模式：当储能系统的SOC大于SOC阈值时，储能系统通过DC-DC进行放电，为VFI负载和VFD负载提供应急电源；
E2模式：当储能系统的SOC下降至SOC阈值时，储能系统仅向VFI负载提供应急电源，同时停止向VFD负载提供应急电力。
进一步的，所述SOC阈值为向额定VFI负载提供应急电源的蓄电池SOC，并通过EMS的需求预测来估算得到。
进一步的，所述DC-DC控制器包括如下：
两个参考直流链路电压控制器PI1和PI3，用于在电网发生故障时调节直流链路电压；参考直流链路电压控制器PI1和PI3分别通过限幅器Limiter1与限幅器Limiter3进行输出；
电池电压控制器PI2，用于在储能系统电压达到最终放电电压后进行恒压充电；电池电压控制器PI2通过限幅器Limiter2进行输出；
电流控制器PI4，用于控制储能系统进行充电或放电；
限幅器Limiter1输出到限幅器Limiter2，限幅器Limiter2输出到限幅器Limiter3，限幅器Limiter3输出到电流控制器PI4。
进一步的，参考直流链路电压控制器PI1和PI3的和/>分别确定如下
式中，与三电平AC-DC变换器调节的标称直流链路电压相同，ΔV为由干扰引起的直流链路电压波动的允许范围，只有当直流链路电压下降到/>以下或由于波动而上升到/>以上时，才将控制目标从电池电流切换到直流链路电压。
进一步的，双向DC-DC变换器以对电池恒流充电，直到电池充满电为止，而当Vb达到电池的最终放电电压时，PI2被激活并开始调节Vb至恒定电压/>为了将Vb调节到/>充电电流/>为：
式中，是限幅器Limiter3的限值，/>是/>与Vb之差通过电池电压控制器PI2得到的数值，/>为储能系统的电池基准电压，Vb为储能系统的电池电压。
进一步的，当电池充电过程中电网出现故障时，直流链路电压下降激活PI3，由需求管理模式转变为应急供电模式，将控制目标从电池电流或电池电压切换到直流链路电压；
当电池放电过程中电网出现故障时，直流链路电压增加激活PI1，由需求管理模式转变为应急供电模式，将控制目标从电池电流或电池电压切换到直流链路电压。
进一步的，AC/DC控制器包括直流链路电压控制模块、电网侧电流控制模块和电容电压控制模块；电网侧电流控制模块的输入端与直流链路电压控制模块连接，电网侧电流控制模块的输出端通过模式控制开关与电容电压控制模块连接。
进一步的，三电平AC-DC变换器工作在应急供电模式下，确定电网侧的电容器参考电压为：
式中，分别表示电容器参考电压的d分量、电容器参考电压的q分量、电网电压Vg的d分量。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
本发明在现有ESS和UPS研究的基础上，提出了用于互感器温升试验的储能型试验电源装置，发明主要有以下优点：1)能够向VFI和VFD的关键负载提供应急电力，2)降低了成本并提高了蓄电池利用率，3)最大限度地减少了需求管理与应急供电模式切换带来的暂态过程。
附图说明
图1为储能型试验电源装置的电路拓扑结构；
图2为需求管理模式下的控制原理图；
图3为应急供电模式下的控制原理图；
图4为不同需求管理模式的功率流向图；
图5为不同应急供电模式的功率流向图；
图6为双向DC-DC变换器的自主无缝模式转化算法的控制框图；
图7为三电平AC-DC变换器的自主无缝模式转化算法的控制框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
一)、建立电路拓扑结构、工作模式和控制策略
参考图1所示，一种储能型电源装置，采用T型三电平拓扑减小滤波器尺寸，实现高功率转换效率，提出的系统有两种类型的临界负载，一个是连接到DC-AC逆变器输出端的电压频率无关(VFI)负载，另一个是连接到主电网侧的电压频率相关(VFD)负载。
本发明的电源装置用于互感器的温升试验，即所提电源装置的应用场合特指为互感器的温升试验提供试验电源。
系统由一台具有需求管理功能的250kw混合储能系统(ESS)和一台具有应急供电功能的250kw在线不间断电源(UPS)组成，其VFD负载和VFI负载的额定功率分别为250kw，蓄电池存储容量为500kwh，即常规ESS和UPS蓄电池容量之和，因此AC-DC变换器和dc-ac逆变器的额定功率均为250kw。
本发明将ESS+UPS集成为容量为500kwh的蓄电池。
在电网正常情况下，根据电力需求和蓄电池充电状态(SOC)，系统运行在需求管理模式，需求管理模式下蓄电池进行充电或放电。
在蓄电池充电方式下，电网既可以通过AC-DC变换器和DC-AC逆变器为VFI负载供电，也可以通过AC-DC变换器和DC-DC变换器为蓄电池充电，因此在蓄电池充电模式下，VFI负载功率和蓄电池充电功率之和应限制在250Kw。
在在蓄电池放电方式下，蓄电池通过DC-DC变换器进行放电，不仅通过DC-AC逆变器向VFI负载供电，还通过AC-DC变换器向VFD负载和电网供电，因此变频器负载功率(VFD负载功率)和向电网注入功率之和限制为250kw，DC-DC变换器额定功率为250kw。综上，蓄电池的最大放电功率为500kw，即VFI和VFD负载的额定功率之和。
如图2～3所示显示了各变换器不同运行方式的控制目标。所提储能型试验电源装置的控制目标；(a)需求管理模式，(b)应急供电方式
当交流输入电压在预设容差内时，所提出的系统在需求管理模式下运行，如下图2所示，其中AC-DC变换器调节直流链路电压，而DC-AC逆变器为VFI负载提供调节良好的三相电压，DC-DC变换器根据能量管理系统(EMS)确定的参考蓄电池电流进行充电或放电。能量管理系统确定参考蓄电池电流属于现有技术，在此不再赘述。
直流链路是指从AC-DC变换器到DC-AC逆变器之间的线路和从AC-DC变换器到DC-DC逆变器之间的线路。
当电网发生故障时，系统工作在应急供电模式下，如图3所示，其中磁性接触器(MC)将AC-DC变换器与电网断开，AC-DC变换器将其控制目标由直流链路电压变为VFD负载电压，同时将DC-DC变换器的控制目标也从蓄电池电流改为直流链路电压。为了获得良好的动态性能，应尽量减小模态变化时的瞬态过程。
DC-DC变换器将蓄电池的输出电压转换为直流链路参考电压，并分别提供给AC-DC变换器、DC-AC逆变器。包含VFD负载在内系统稳定的前提是直流链路电压稳定和VFD负载电压稳定。
需求管理模式根据电网状态和蓄电池充放电功率Pb的大小，可进一步分为D1、D2、D3、D4四种模式，如图4所示。模式D1表示蓄电池充电模式，当功耗较低时，通常是在夜间，系统会将能量积累到蓄电池中。在D2、D3和D4模式下，DC-DC转换器执行蓄电池放电以进行需求管理，模式D2表示由于蓄电池放电功率小于所需的VFI负载功率，VFI负载功率由电网和蓄电池提供；在D3模式下，由于蓄电池放电功率大于所需的VFI负载功率，因此VFD负载功率由电网和蓄电池提供；D4模式下，蓄电池放电功率大于VFD负载功率与VFI负载功率之和，因此蓄电池放电的功率从蓄电池流向电网。
应急供电模式根据电网状态和蓄电池充放电功率Pb的大小，可进一步分为E1、E2两种模式，如图5所示。当电网发生故障时，MC断开系统与电网的连接，系统进入E1模式，DC-DC变换器对蓄电池进行放电，为VFI负载和VFD负载提供应急电源；当蓄电池SOC下降到SOC1时，系统进入模式E2，其中SOC1被定义为在模式E1期间向额定VFI负载供应应急电力30分钟的蓄电池SOC，此时系统仅向VFI负载提供应急电源，同时停止向VFD负载提供应急电力。
SOC2被定义为额定VFI负载提供应急电源的蓄电池SOC，并通过EMS的需求预测来估算需求预测是基于系统运行过程中积累的负荷分布数据，以及电网故障前VFI和VFD负荷的电量进行的。EMS估算SOC2属于现有技术，在此不再赘述。
电网功率Pg由蓄电池功率Pb、负载功率PL、VFD负载功率PVFD、VFI负载功率PVFI之和确定如下
Pg＝Pb+PL+PVFD+PVFI (1)
t1时刻电网发生故障，系统从D3模式切换到E1模式，此时蓄电池放电功率为
Pb＝-(PVFD+PVFI) (2)
当蓄电池SOC降至SOC1时，系统停止向VFD负载供电，在系统无需求预测的情况下，只向VFI负载继续提供应急电源。另一方面，由于系统是基于EMS需求预测数据运行的，因此在蓄电池SOC降至SOC2(非SOC1)时，系统停止向VFD负载供电，而只向VFI负载供电。因此，通过需求预测，该系统能够延长向VFD负载提供应急电源的时间长度，从而更有效地使用蓄电池电源。本发明采用SOC2替代SOC1，延长了VFD负载供电时间。
基于电力需求模式和蓄电池SOC的储能型试验电源装置，利用电力需求预测系统进行电力需求预测，得到电力需求模式，EMS还根据电力需求模式对蓄电池的充电和放电进行调度，以管理蓄电池SOC，存储在蓄电池中的备用能量代表在用户确定的备用蓄电池运行时间内应该为应储备为VFI负载供电的备用电源容量和VFD负载供电的备用电源容量之和。
本装置在低电费的轻负荷时段对蓄电池进行充电(D1模式)，在高电费的重负荷时段对蓄电池进行放电进行需求管理(D2\D3\D4模式)，其中系统中存储的能量，基本有一半用于需求管理，其余的能量(预留给UPS的能量)用于应急供电。储能系统的需求预测可以改变储能储备的数量，当电网出现故障时，系统根据蓄电池SOC进入E1模式或E2模式；在电网故障1的情况下，蓄电池SOC足够高，建议的系统在E1模式下运行；另一方面，在电网故障2的情况下，蓄电池SOC较低，建议的系统以模式E2运行。
电网故障1即为蓄电池SOC足够高时电网故障，电网故障2即为蓄电池SOC较低时电网故障。
二)、双向DC-DC变换器的自主无缝模式转换算法
所提出的储能型试验电源装置应在电网故障时为VFD负载和VFI负载提供应急电源，为了给VFD负载提供应急电源，需要AC-DC变换器将控制目标从直流链路电压切换到VFD负载电压，DC-DC变换器将控制目标从电池电流切换到直流链路电压，控制目标的切换可能会导致VFD负载和直流链路上产生较大的瞬变，因此AC-DC变换器和DC-DC变换器都需要快速平滑的模式转换算法。
其中，双向DC-DC变换器自主无缝模式转换算法的控制框图如图6所示，该算法基于可变限幅器技术和以直流总线为通信链路的通信方式dc-bus信令，由三个部分组成：两个电压控制器PI1和PI3，用于在电网发生故障时调节直流链路电压；电池电压控制器PI2，用于在电池电压达到最终放电电压后进行恒压充电；电流控制器PI4，用于对电池进行充电或放电。
各电压控制器根据电网状态处于饱和状态或激活状态，当饱和状态控制器被激活时，可能会出现积分器累积误差导致的控制器绕组，因此在模式转换过程中，为了防止控制器的停机，采用了反停机技术。
参考直流链路电压控制器PI1和PI3的和/>分别确定如下
就是图6中的/>就是图6中的/>
其中，与AC-DC变换器调节的标称直流链路电压相同，ΔV为由干扰引起的直流链路电压波动的允许范围，只有当直流链路电压下降到/>以下或由于波动而上升到以上时，DC-DC变换器才应该将控制目标从电池电流切换到直流链路电压，为避免扰动对控制目标造成不希望的变化，ΔV的设计应考虑最坏情况下的波动加裕度，即为/>的5％。
电池基准电压设置为电池的最终放电电压，/>为恒流(CC)模式(D1模式)或需求管理模式(D2、D3、D4模式)下来自EMS的电池参考电流，当电网正常时，直流链路电压Vdc由AC-DC变换器调节到/>这导致控制器PI1饱和为负值，使限幅器1输出为零，控制器PI3饱和为正值，使限幅器3输出/>假设电池电压尚未达到/>控制器PI2也饱和到一个正值，从而导致限制器2输出/>因此电池电流参考/>变为
是限幅器3的限值，/>设置为电池在恒流模式(D1模式)或需求管理模式(D2、D3、D4模式)下来自EMS的电池参考电流。
三个限幅器之间，前一个的输出与后一个的限值相关或等于限值。
仅针对限幅器1而言，当输入为负值时，该限幅器的输出为0；对于限幅器2、3来说则不然，其输出与下限值相关。
控制器的激活条件是通过设置由干扰引起的直流链路电压波动的允许范围ΔV来调节的。
限幅器1的输出根据输入被限定为[0,上限值]，限幅器2、3的输出根据输入被限定为[下限值,上限值]、(下限值，上限值)。
因此，双向DC-DC变换器以对电池恒流充电，直到电池充满电为止，而当Vb达到电池的最终放电电压时，PI2被激活并开始调节Vb至恒定电压/>为了将Vb调节到/>充电电流/>为
是/>与Vb之差通过PI2得到的数值，如图6所示。
当电池充电过程中电网出现故障时，直流链路电压开始下降，由需求管理模式转变为应急供电模式(电池转换至放电模式)，双向DC-DC变换器应将控制目标从电池电流或电池电压切换到直流链路电压，并开始调节直流链路电压，而不是AC-DC变换器，此时直流链路电压的降低激活PI3，其输出(/>表示放电电流)变为/>以调节直流链路电压，其中是调节直流链路电压的电流参考，Vdc由PI3调节为
通过调节放电电流来调节直流链路电压，最终直流链路电压会被控制为给定的参考电压。
另一方面，当电池放电过程中电网出现故障时，由于Vdc开始增加，PI1被激活，PI1的输出成为调节Vdc到/>的电流参考，/>由/>确定/>的限值受/>限制。因此DC-DC变换器可以通过改变直流链路电压，自主地从电池电流控制模式转变为直流链路电压控制模式。
三)、三电平AC-DC变换器的自主无缝模式转化算法
三电平AC-DC变换器自主无缝模式转换算法的控制框图如图7所示，由直流链路电压控制器、电网侧电流控制器和电容电压控制器组成，在需求管理模式下，模式控制开关Q1和Q2连接到“D”，AC-DC变换器通过控制电网侧电流来调节直流链路电压，注意vcf控制块的PI控制器是用来控制电网侧电流的。
直流链路电压控制器、电网侧电流控制器和电容电压控制器分别对应图7中vdc控制模块、iLg控制模块、vcf控制模块
当电网发生故障时，模式控制开关Q1和Q2连接到“E”，AC-DC变换器进入应急供电模式，vcf控制块的PI控制器仍然被激活，尽管控制目标从直流链路电压切换到电容电压，导致VFD负载的瞬态可以忽略不计(电容电压不能瞬变，所以VFD负载的瞬态电压不会瞬变)。
应急供电模式下，只有vcf控制块工作，其他两个控制器退出运行。
在需求管理模式下，电网侧电感电压vLg、电网电压Vg、电容电压参考电网侧电感电流参考/>的关系可表示为
由式(9)可通过d-q变换计算出调节电网侧电流所需的电容电压
式中，为电网电压峰值，/>为电网电压Vg的q分量，经相位同步后等于零；式(10)如上图的iLg控制块所示，三电平交流-直流转换器通过基于(10)控制电容器电压来控制电网侧电流。电容电压是指图1中电容Cf的电压，该电容属于电网侧电容。
当电网发生故障时，三电平AC-DC变换器工作在应急供电模式下，确定电容器参考电压为
分别表示电容器参考电压的d分量、电容器参考电压的q分量、电网电压Vg的d分量。
在应急供电模式下，三电平AC-DC变换器将电容器电压调节到与电网电压相同的量级(公式11中)，从而能够向变频器负载提供应急电源，请注意，/>有一个小的变化(标称值的10％)，并且vcf控制器的控制参数在模态变化时不改变(PI控制器的参数不改变，因为所设置的控制参数具有一定的适用性)，因此所提出的控制可以在清除时间内为VFD负载提供稳定的电压，实现无缝模式转换。
上述技术方案只是本发明的具体实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施例所描述的技术方案，因此前面描述的只是优选的，而并不具有限制性的意义。
Claims (10)
1.一种储能型电源装置，其特征在于，包括三电平AC/DC、DC/AC、双向DC/DC与储能系统；
所述AC/DC通过并网开关与电网连接，AC/DC通过DC/AC与VFI负载连接；AC/DC与并网开关之间用于接入VFD负载；
所述储能系统通过双向DC/DC接入AC/DC与DC/AC之间；所述储能系统的最大放电功率不小于VFI负载和VFD负载的额定功率之和；
还包括DC-DC控制器与AC/DC控制器；所述DC-DC控制器用于根据电网状态与储能系统的充放功率控制所述双向DC-DC切换工作模式，电网正常时采用需求管理模式，电网故障时采用应急供电模式；
所述AC/DC控制器用于根据电网状态控制所述三电平AC/DC切换工作模式，电网正常时采用需求管理模式，电网故障时采用应急供电模式。
2.根据权利要求1所述的储能型电源装置，其特征在于，所述需求管理模式包括如下：
模式D1：当功耗较低时进行充电，将能量积累到储能系统中；
模式D2：储能系统放电功率小于所需的VFI负载功率，VFI负载功率由电网和储能系统提供；
模式D3：储能系统放电功率大于所需的VFI负载功率，VFD负载功率由电网和储能系统提供；
模式D4：储能系统放电功率大于VFD负载功率与VFI负载功率之和，储能系统放电的功率从储能系统流向电网。
3.根据权利要求1所述的储能型电源装置，其特征在于，所述应急供电模式包括如下：
E1模式：当储能系统的SOC大于SOC阈值时，储能系统通过DC-DC进行放电，为VFI负载和VFD负载提供应急电源；
E2模式：当储能系统的SOC下降至SOC阈值时，储能系统仅向VFI负载提供应急电源，同时停止向VFD负载提供应急电力。
4.根据权利要求3所述的储能型电源装置，其特征在于，所述SOC阈值为向额定VFI负载提供应急电源的蓄电池SOC，并通过EMS的需求预测来估算得到。
5.根据权利要求1所述的储能型电源装置，其特征在于，所述DC-DC控制器包括如下：
两个参考直流链路电压控制器PI1和PI3，用于在电网发生故障时调节直流链路电压；参考直流链路电压控制器PI1和PI3分别通过限幅器Limiter1与限幅器Limiter3进行输出；
电池电压控制器PI2，用于在储能系统电压达到最终放电电压后进行恒压充电；电池电压控制器PI2通过限幅器Limiter2进行输出；
电流控制器PI4，用于控制储能系统进行充电或放电；
限幅器Limiter1输出到限幅器Limiter2，限幅器Limiter2输出到限幅器Limiter3，限幅器Limiter3输出到电流控制器PI4。
6.根据权利要求5所述的储能型电源装置，其特征在于，参考直流链路电压控制器PI1和PI3的和/>分别确定如下
式中，与三电平AC-DC变换器调节的标称直流链路电压相同，ΔV为由干扰引起的直流链路电压波动的允许范围，只有当直流链路电压下降到/>以下或由于波动而上升到/>以上时，才将控制目标从电池电流切换到直流链路电压。
7.根据权利要求5所述的储能型电源装置，其特征在于，双向DC-DC变换器以对电池恒流充电，直到电池充满电为止，而当Vb达到电池的最终放电电压时，PI2被激活并开始调节Vb至恒定电压/>为了将Vb调节到/>充电电流/>为：
式中，是限幅器Limiter3的限值，/>是/>与Vb之差通过电池电压控制器PI2得到的数值，/>为储能系统的电池基准电压，Vb为储能系统的电池电压。
8.根据权利要求5所述的储能型电源装置，其特征在于，当电池充电过程中电网出现故障时，直流链路电压下降激活PI3，由需求管理模式转变为应急供电模式，将控制目标从电池电流或电池电压切换到直流链路电压；
当电池放电过程中电网出现故障时，直流链路电压增加激活PI1，由需求管理模式转变为应急供电模式，将控制目标从电池电流或电池电压切换到直流链路电压。
9.根据权利要求1所述的储能型电源装置，其特征在于，AC/DC控制器包括直流链路电压控制模块、电网侧电流控制模块和电容电压控制模块；电网侧电流控制模块的输入端与直流链路电压控制模块连接，电网侧电流控制模块的输出端通过模式控制开关与电容电压控制模块连接。
10.根据权利要求1所述的储能型电源装置，其特征在于，当电网发生故障时，三电平AC-DC变换器工作在应急供电模式下，确定电网侧的电容器参考电压为：
式中，分别表示电容器参考电压的d分量、电容器参考电压的q分量、电网电压Vg的d分量。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311575293.1A CN117713332A (zh) | 2023-11-23 | 2023-11-23 | 用于互感器温升试验的储能型电源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311575293.1A CN117713332A (zh) | 2023-11-23 | 2023-11-23 | 用于互感器温升试验的储能型电源装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117713332A true CN117713332A (zh) | 2024-03-15 |
Family
ID=90154326
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311575293.1A Pending CN117713332A (zh) | 2023-11-23 | 2023-11-23 | 用于互感器温升试验的储能型电源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117713332A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118693985A (zh) * | 2024-08-28 | 2024-09-24 | 福建时代星云科技有限公司 | 一种高效放电的储能系统及其放电方法 |
-
2023
- 2023-11-23 CN CN202311575293.1A patent/CN117713332A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118693985A (zh) * | 2024-08-28 | 2024-09-24 | 福建时代星云科技有限公司 | 一种高效放电的储能系统及其放电方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108695874B (zh) | 一种复合储能型双向功率变换装置 | |
| CN113644730B (zh) | 能量储存系统 | |
| CN107785931B (zh) | 一种小型电能管理与协调控制一体化装置 | |
| CN105226632B (zh) | 一种直流微电网系统的多模式切换协调控制方法 | |
| CN114977471B (zh) | 能量储存系统 | |
| US11394221B2 (en) | Method and system for controlling DC bus voltage | |
| CN107240934B (zh) | 交直流混合微网多模式运行协调控制方法及平滑切换方法 | |
| CN106786490A (zh) | 分布式直流微电网能量控制方法 | |
| KR102074686B1 (ko) | 하이브리드 에너지 저장 시스템 | |
| CN110120679B (zh) | 一种与光伏逆变器直流侧耦合的户用光伏储能变换器 | |
| CN103647274A (zh) | 一种用于可并网和离网运行的微电网系统及能量控制方法 | |
| CN109888845B (zh) | 一种交直流混合微电网 | |
| JPH04325832A (ja) | 多機能電力変換システム | |
| CN110635511A (zh) | 一种光伏储能混合系统及其控制方法 | |
| CN103650283B (zh) | 蓄能器装置和交变负载用电设备 | |
| JPH09191565A (ja) | 直流配電システム | |
| CN118646140B (zh) | 交流耦合供电系统、光储逆变器及其控制方法 | |
| CN110518608B (zh) | 基于混合储能与电动汽车充电站的孤岛微网能量控制方法 | |
| CN113794218A (zh) | 一种基于升降压电路的电动车退役电池二次利用系统 | |
| CN117713332A (zh) | 用于互感器温升试验的储能型电源装置 | |
| Li et al. | Autonomous energy management strategy for a hybrid power system of more-electric aircraft based on composite droop schemes | |
| JP7312968B2 (ja) | エネルギーシステムおよびその運転方法ならびにバーチャルパワープラントシステム | |
| CN113410904B (zh) | 一种多模块并联型应急电源及控制方法 | |
| RU2662791C1 (ru) | Инверторный зарядно-разрядный преобразовательный комплекс локальной сети с разнородными источниками энергии | |
| US11735927B2 (en) | System and method for supplying electric power to a grid and for supporting the grid |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |