CN102386629A

CN102386629A - 储能控制方法及储能变流器

Info

Publication number: CN102386629A
Application number: CN2010102664992A
Authority: CN
Inventors: 王建俊; 刘玉伟
Original assignee: Shenzhen Inovance Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Inovance Technology Co Ltd
Priority date: 2010-08-30
Filing date: 2010-08-30
Publication date: 2012-03-21

Abstract

本发明涉及一种储能控制方法，包括以下步骤：a、通过采样获取所述储能变流器的输入电压和输入电流；b、计算输入电压有效值，并根据所述输入电压有效值以及预设控制有功功率、无功功率计算控制电流的有功分量和无功分量；c、计算实际输入电流的有功分量和无功分量；d、分别将控制电流的有功分量与实际输入电流的有功分量之差以及控制电流无功分量与实际输入电流的无功分量之差进行PI调节后作为控制信号控制对储能装置进行充电或放电。本发明还提供一种对应的储能变流器。本发明通过恒功率控制实现了电网调节，从而使存储的能量可以得到有效利用，实现了对电网的“削峰填谷”。

Description

储能控制方法及储能变流器

技术领域

本发明涉及储能控制系统，更具体地说，涉及一种广泛应用于微电网、储能电站以及智能负载等的储能控制方法及储能变流器。

背景技术

随着能源消耗日益增长，世界各国对节能减排越来越重视，各种新能源得以快速发展。而储能已经渐渐成为电力生产的重要环节之一，电力系统中引入储能环节后，可以有效地实现需求侧管理，消除昼夜间峰谷差，平滑负荷，不仅可以更有效地利用电力设备，降低供电成本，还可以促进可再生能源的应用，也可作为提高系统运行稳定性、调整频率、补偿负荷波动的一种手段。

电力系统中一些传统的电池充电变流器主要是采用电压控制方法。如图1所示，是传统的充电变流器结构示意图。电网电压经过变流器给电池充电，但是充电功率不恒定，无法对变流器能量大小进行精确控制。如图2所示，在进行控制时，上述变流器将设定电压与实际输入电压之差进行PI调节，并据此进行输出控制。

随着新能源和微网的发展，对于能量的应用要求越来越高。单纯电压控制虽然可以提供用户对电能的基本应用，但对于电网而言，变流器的功率是波动的，这不利于电网的稳定和能量的合理利用。此外，由于变流器输入或输出的功率不是恒定的，因此无法根据电网需要调节功率，存储的能量无法得到有效利用。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对上述储能变流器无法根据电网用电负荷调节储能的问题，提供一种储能控制方法及储能变流器。

本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种储能控制方法，其通过储能变流器进行储能控制，所述储能变流器的输入端连接到电网、输出端连接到储能装置，包括以下步骤：

a、通过采样获取所述储能变流器的输入电压和输入电流；

b、根据采样获得的输入电压和输入电流计算输入电压有效值，并根据所述输入电压有效值以及预设的控制有功功率、无功功率计算控制电流的有功分量和无功分量；

c、根据采样的输入电流计算实际输入电流的有功分量和无功分量；

d、分别将控制电流的有功分量与实际输入电流的有功分量之差以及控制电流无功分量与实际输入电流的无功分量之差进行PI调节后作为控制信号控制对储能装置进行充电或放电。

在本发明所述的储能控制方法中，还包括：监测电网用电量，并在所述电网用电量小于指定阈值时分别调整预设的控制有功功率和无功功率为第一组值、在所述电网用电量大于或等于指定阈值时分别调整预设的控制有功功率和无功功率为第二组值，其中所述第一组值为正数，第二组值为负数。

在本发明所述的储能控制方法中，还包括设置控制有功功率和无功功率的步骤。

在本发明所述的储能控制方法中，所述储能变流器还包括IGBT电路，所述IGBT电路的输入端连接到电网、输出端连接到储能装置，所述步骤d中使用脉宽调制装置控制对储能装置进行充电或放电，所述脉宽调制装置的输入端接入控制信号、输出端连接IGBT电路的控制端。

在本发明所述的储能控制方法中，所述步骤c包括：

c1、对所述三相实际输入电流进行3/2变换获得两个输入电流；

c2、将所述两个输入电流进行坐标变换获得实际输入电流的有功分量和无功分量。

本发明还提供一种储能变流器，该储能变流器的输入端连接到电网、输出端连接储能装置，包括采样单元、第一计算单元、第二计算单元、PI调节器以及控制单元，其中：

所述采样单元，用于通过采样获取储能变流器的输入电压和输入电流；

所述第一计算单元，用于根据采样获取的输入电压和输入电流计算输入电压有效值，并根据所述输入电压有效值以及预设的控制有功功率、无功功率计算控制电流的有功分量和无功分量；

所述第二计算单元，用于根据采样获取的输入电流计算实际输入电流的有功分量和无功分量；

所述PI调节器，用于分别将控制电流的有功分量与实际输入电流的有功分量之差以及控制电流无功分量与实际输入电流的无功分量之差做PI调节；

所述控制单元，用于根据PI调节器的输出作为控制信号控制对储能装置进行充电或放电。

在本发明所述的储能变流器中，还包括检测单元，用于监测电网用电量，并在所述电网用电量小于指定阈值时分别调整预设的控制有功功率和无功功率为第一组值、在所述电网用电量大于或等于指定阈值时分别调整预设的控制有功功率和无功功率为第二组值，其中第一组值为正数，第二组值为负数。

在本发明所述的储能变流器中，还包括设置单元，用于设置控制有功功率和无功功率。

在本发明所述的储能变流器中，还包括IGBT电路，所述IGBT电路的输入端连接到电网、输出端连接到储能装置，控制单元包括脉宽调制装置，所述脉宽调制装置的输入端从PI调节器获得控制信号、输出端连接IGBT电路的控制端。

在本发明所述的储能变流器中，所述第二计算单元包括电流变换子单元和计算子单元，其中电流变化子单元用于对采样获取的三相输入电流进行3/2变换获得两个输入电流；计算子单元用于将所述两个输入电流进行坐标变换获得实际输入电流的有功分量和无功分量。

本发明的储能控制方法及储能变流器，通过恒功率控制实现了电网调节，从而使存储的能量可以得到有效利用，实现了对电网的“削峰填谷”。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是现有储能变流器的结构示意图；

图2是现有储能变流器的工作原理示意图；

图3是本发明的储能变流器实施例的逻辑框图；

图4是本发明的储能控制方法实施例的流程图。

具体实施方式

本发明通过以恒定功率进行输出控制，实现了电网的稳定运行以及能量的合理利用。

如图3所示，是本发明储能变流器的实施例的示意图。在本实施例中，该储能变流器的输入端连接到电网、输出端连接储能装置37(例如蓄电池)，其包括采样单元31、第一计算单元32、第二计算单元33、PI调节器34、控制单元35以及IGBT电路36，其中采样单元31和IGBT电路36的输入端连接电网。在具体实现时，第一计算单元32、第二计算单元33以及控制单元35可由一块物理芯片并结合相应的软件实现。

采样单元31用于通过采样获取来自电网的储能变流器的三相输入电压[Va，Vb，Vc]和输入电流[Ia，Ib，Ic]。

第一计算单元32用于根据采样获取的输入电压[Va，Vb，Vc]和输入电流[Ia，Ib，Ic]计算输入电压有效值[Va_rms，Vb_rms，Vc_rms]，并根据该输入电压有效值[Va_rms，Vb_rms，Vc_rms]以及预设的控制有功功率Kw、无功功率Kva计算控制电流的有功分量Id_ref和无功分量Iq_ref。

第二计算单元33用于根据采样获取的输入电流[Ia，Ib，Ic]计算实际输入电流的有功分量Id_fed和无功分量Iq_fed。具体地，可采用以下方式计算实际输入电流的有功分量Id_fed和无功分量Iq_fed：

(一)首先对采样的实际输入电流[Ia，Ib，Ic]进行3/2变换获得Ialpha，Ibeta，其中Ialpha＝(2*Ia-Ib-Ic)/3；Ibeta＝(Ib-Ic)/sqrt(3)；

(二)将Ialpha，Ibeta变换到DQ坐标系中得到Id_fed，Iq_fed，其中Id_fed＝Ibeta*sin(theta)+Ialpha*cos(theta)，Iq_fed＝Ibeta*cos(theta)-Ialpha*sin(theta)。

PI调节器34用于分别将控制电流的有功分量Id_ref与实际输入电流的有功分量Id_fed之差Id_deta以及控制电流无功分量Iq_ref与实际输入电流的无功分量Iq_fed之差Iq_deta做PI调节。

控制单元35用于根据PI调节器34的输出作为控制信号控制对储能装置37进行充电或放电。具体地，控制单元35可采用脉宽调制(PWM)装置进行冲放电控制。

IGBT电路36用于实现电网与储能装置37之间的能量互转，例如将电网的三相交流电转换为直流电输出到储能装置37。该IGBT电路36的输入端连接到电网、输出端连接到储能装置37，控制单元35的输入端从PI调节器34获得控制信号、输出端连接IGBT电路36的控制端，从而进行充放电控制。

此外，在上述储能变流器中，还可包括检测单元(图中未示出)。该检测单元用于监测电网用电量，并在电网用电量小于指定阈值时分别自动调整预设的输入功率(包括控制有功功率和无功功率)为第一组值、在电网用电量大于或等于指定阈值时分别自动调整预设的输入功率为第二组值，其中第一组值为正数，第二组值为负数。

上述两组值也可由第一计算单元32在计算控制电流的有功分量Id_ref和无功分量Iq_ref时，根据检测单元的检测结果选择。

这样，当电网用电量较少时，预设输入功率为正数，此时储能变流器就以设定的功率进行储能，电网给储能装置37充电，由于功率是恒定的，对电网的冲击小。当电网用电量比较大时，预设输入功率为负数，这时储能变流器就以设定的功率释放能量，储能装置37的能量补充到电网，方便的实现了对电网的“削峰填谷”作用。

在上述的储能变流器中，还可包括设置单元(图中未示出)。用户可通过该设置单元设置控制有功功率和无功功率。

如图4所示，是本发明储能控制方法实施例的流程图。该方法通过储能变流器进行储能控制，其中该储能变流器的输入端连接到电网、输出端连接到储能装置，具体包括以下步骤：

步骤S41：通过采样获取来自电网的储能变流器的三相输入电压和输入电流。

步骤S42：根据采样获得的输入电压和输入电流计算输入电压有效值。然后根据上述输入电压有效值以及预设的控制有功功率、无功功率计算控制电流的有功分量和无功分量。

步骤S43：根据采样的输入电流计算实际输入电流的有功分量和无功分量。在计算时，首先将三相实际输入电流进行3/2变换获得两个输入电流；然后将这两个输入电流进行坐标变换获得实际输入电流的有功分量和无功分量。

步骤S44：分别将控制电流的有功分量与实际输入电流的有功分量之差以及控制电流无功分量与实际输入电流的无功分量之差进行PI调节后作为控制信号控制对储能装置进行充电或放电。在该步骤中，可使用脉宽调制装置控制IGBT电路对储能装置进行充电或放电，脉宽调制装置的输入端接入控制信号、输出端连接IGBT电路的控制端。

在上述方法中，在步骤S42之前还可包括以下步骤：监测电网用电量，并在电网用电量小于指定阈值时分别调整预设的控制有功功率和无功功率为第一组值、在所述电网用电量大于或等于指定阈值时分别调整预设的控制有功功率和无功功率为第二组值，其中第一组值为正数，第二组值为负数。

在上述方法中，还可包括设置控制有功功率和无功功率的步骤。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种储能控制方法，其通过储能变流器进行储能控制，所述储能变流器的输入端连接到电网、输出端连接到储能装置，其特征在于，包括以下步骤：

a、通过采样获取所述储能变流器的输入电压和输入电流；

2.根据权利要求1所述的储能控制方法，其特征在于，还包括：监测电网用电量，并在所述电网用电量小于指定阈值时分别调整预设的控制有功功率和无功功率为第一组值、在所述电网用电量大于或等于指定阈值时分别调整预设的控制有功功率和无功功率为第二组值，其中所述第一组值为正数，第二组值为负数。

3.根据权利要求1或2所述的储能控制方法，其特征在于，还包括设置控制有功功率和无功功率的步骤。

4.根据权利要求1所述的储能控制方法，其特征在于，所述储能变流器还包括IGBT电路，所述IGBT电路的输入端连接到电网、输出端连接到储能装置，所述步骤d中使用脉宽调制装置控制对储能装置进行充电或放电，所述脉宽调制装置的输入端接入控制信号、输出端连接IGBT电路的控制端。

5.根据权利要求1所述的储能控制方法，其特征在于，所述步骤c包括：

6.一种储能变流器，该储能变流器的输入端连接到电网、输出端连接储能装置，其特征在于，包括采样单元、第一计算单元、第二计算单元、PI调节器以及控制单元，其中：

7.根据权利要求6所述的储能变流器，其特征在于，还包括检测单元，用于监测电网用电量，并在所述电网用电量小于指定阈值时分别调整预设的控制有功功率和无功功率为第一组值、在所述电网用电量大于或等于指定阈值时分别调整预设的控制有功功率和无功功率为第二组值，其中第一组值为正数，第二组值为负数。

8.根据权利要求6或7所述的储能变流器，其特征在于，还包括设置单元，用于设置控制有功功率和无功功率。

9.根据权利要求6所述的储能变流器，其特征在于，还包括IGBT电路，所述IGBT电路的输入端连接到电网、输出端连接到储能装置，控制单元包括脉宽调制装置，所述脉宽调制装置的输入端从PI调节器获得控制信号、输出端连接IGBT电路的控制端。

10.根据权利要求6所述的储能变流器，其特征在于，所述第二计算单元包括电流变换子单元和计算子单元，其中电流变化子单元用于对采样获取的三相输入电流进行3/2变换获得两个输入电流；计算子单元用于将所述两个输入电流进行坐标变换获得实际输入电流的有功分量和无功分量。