CN104935027B - 用于使用电源调整系统对储能系统的电池充电的系统 - Google Patents
用于使用电源调整系统对储能系统的电池充电的系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种用于使用光伏逆变器对储能系统的电池充电的系统,包括:光伏逆变器,其被配置为将从光伏组件所产生的DC电力变换为AC电力,并输出AC电力;以及储能系统,其被配置为通过考虑根据太阳辐射量的光伏逆变器的输出功率来设定预置功率值,并被配置为基于通过将预置功率值与从光伏组件所产生的且从光伏逆变器所输入的输入功率做比较获得的比较结果,在从恒电流(CC)模式和恒电压(CV)模式中选择的模式下对电池充电。
Description
技术领域
本说明书涉及用于使用光伏逆变器(电源调整系统:PCS)对储能系统的电池充电的系统,且更具体地,涉及能够将从单相光伏逆变器所产生的能量充至单相储能系统的电池的、使用光伏逆变器对储能系统的电池充电的系统。
背景技术
单相光伏逆变器(电源调整系统:PCS)表示用于通过将从光伏组件供给的DC能量变换成AC能量来产生电的设备。且单相储能系统(ESS)表示用于将充至电池的DC能量变换成AC能量,然后再供应AC能量至负载的设备。
单相光伏逆变器和单相ESS具有共同之处,在于它们都将DC能量变换成AC能量,且它们都被配置为单相。然而,单相光伏逆变器和单相ESS可以根据是从光伏组件还是从电池供给DC能量而彼此不同。
使用电池的单相ESS应该在电池被放电时给电池充电。在常规技术中,使用从一系统供给的电力给电池充电。然而,可以使用从单相光伏逆变器产生的能量给单相ESS的电池充电。
在这种情况下,如果单相光伏逆变器供给的能量量比单相ESS所需的能量量少,则单相ESS可能不会平稳地执行充电操作。另外,单相光伏逆变器可能会由于过载而停止或损坏。
因此,应该一直给单相ESS通报从单相光伏逆变器所产生的能量量。
然而,单相光伏逆变器的输出功率(所产生的能量量)被从光伏组件供给,且光伏组件根据太阳辐射量而产生能量。因而,如果太阳辐射量改变,则单相光伏逆变器的输出功率也改变。这会引起充至单相ESS的能量根据太阳辐射量而改变。
因此,对于单相ESS来说需要检查单相光伏逆变器的输出功率根据太阳辐射量的变化。
图1是示出根据常规技术的用于使用PCS对储能系统的电池充电的系统的框图。
参照图1,用于使用PCS对储能系统的电池充电的常规系统10可以包括光伏组件11、单相光伏逆变器12、单相储能系统(ESS)13以及负载单元14。
单相ESS 13可以利用通信线路15接收有关单相光伏逆变器12的输出功率量根据太阳辐射量的信息,以便于通过从光伏组件11所产生的光伏能量来检查单相光伏逆变器12的输出功率根据太阳辐射量变化。
然而,使用这样的通信线路的常规系统10可能具有以下缺陷。首先,因为单相光伏逆变器12和单相ESS 13的通信协议应该彼此完全相同,所以它们都应该具有与通信相关的相同软件。另外,单相光伏逆变器12和单相ESS13因具有端口彼此完全相同的通信电缆和RX/TX线路所以它们都应该具有与通信相关的相同硬件。在使用由‘A’公司制造的单相光伏逆变器和由‘B’公司制造的单相ESS的情况下,如果单相光伏逆变器的软件和硬件不同于单相ESS的软件和硬件,则无法实现图1中所示的系统10。
图2是示出根据常规技术的用于使用PCS对储能系统(ESS)的电池充电的系统的框图。
参照图2,用于使用PCS对储能系统(ESS)的电池充电的常规系统20可以包括光伏组件21、单相光伏逆变器22、单相储能系统(ESS)23、负载单元以及EMS 25。
单相ESS 23可以利用通信线路15从EMS 25或控制器接收关于单相光伏逆变器22的输出功率量根据太阳辐射量的信息,以便于通过从光伏组件21所产生的光伏能量来检查单相光伏逆变器22的输出功率根据太阳辐射量变化。
常规系统20具有的优点是,通过使用EMS 25(控制器)操作单相光伏逆变器22和单相ESS 23,能够相对于单相光伏逆变器22的输出功率根据太阳辐射量的变化而对单相ESS23的电池进行稳定地充电。然而,常规系统20具有的缺陷是,EMS 25(控制器)、单相光伏逆变器22以及单相ESS 23具有用于通信控制的与通信相关的相同的软件和硬件。
在使用由‘A’公司制造的单相光伏逆变器和由‘B’公司制造的单相ESS的情况下,如果单相光伏逆变器的软件和硬件不同于单相ESS的软件和硬件,则无法实现图2中所示的系统20。
发明内容
因此,本详细说明书的方案是提供能够将从单相光伏逆变器所产生的能量充至单相储能系统的电池的、用于使用光伏逆变器对储能系统的电池充电的系统。
为了实现这些和其他优点,并根据本说明书的目的,正如在此具体实施和宽泛描述的,提供了一种用于使用光伏逆变器对储能系统的电池充电的系统,所述系统包括:光伏逆变器,其被配置为将从光伏组件所产生的DC电力变换为AC电力,并输出AC电力;以及储能系统,其被配置为通过考虑根据太阳辐射量的光伏逆变器的输出功率来设定预置功率值,并被配置为基于通过将预置功率值与从光伏组件所产生的且从光伏逆变器输入的输入功率做比较获得的比较结果,在从恒电流(CC)模式和恒电压(CV)模式中选择的模式下对电池充电,其中所述储能系统包括:电流测量单元,其被配置为测量输入电流;电压测量单元,其被配置为测量输入电压;控制器,其被配置为基于分别由电流测量单元和电压测量单元所测得的输入电流和输入电压来计算输入功率,被配置为比较输入功率和预置功率值,且被配置为当输入功率等于或大于预置功率值时根据CC模式输出充电控制信号,且被配置为当输入功率小于预置功率值时根据CV模式输出充电控制信号;以及充电单元,其被配置为依据从控制器产生的充电控制信号,通过在CC模式下或CV模式下将从光伏逆变器输入的电力供给电池以对电池充电。
控制器可以被配置为当输入功率随时间经过而增大时使电池在CV模式下充电,且当输入功率等于或大于预置功率值时使电池在CC模式下充电。
控制器可以被配置为当输入功率随时间经过而减小时使电池在CC模式下充电,且当输入功率小于预置功率值时使电池在CV模式下充电。
控制器可以被配置为当输入功率随时间经过而增大再减小时使电池在CV模式下充电,当输入功率等于或大于预置功率值时使电池在CC模式下充电,且当输入功率小于预置功率值时使电池在CV模式下充电。
在本发明中,即使单相光伏逆变器的输出功率根据太阳辐射量而变化,也可以通过使用单相光伏逆变器对储能系统(ESS)的电池稳定地充电。
通过下面给出的详细描述,本申请进一步的适用范围将变得更加显而易见。然而,应该可以理解的是,由于在本发明的精神和范围内的各种变化和修改通过详细描述对本领域的技术人员来说将变得显而易见,所以仅仅通过说明的方式给出详细描述和具体示例,同时详细描述和具体示例表示本发明的优选实施例。
附图说明
被包括以提供对本发明的进一步理解的附图,包含在本说明书中且构成本说明书的一部分,附图示出了示例性实施例,并且与说明书一起用于解释本发明的原理。
在附图中:
图1是示出根据常规技术的用于使用PCS对储能系统的电池充电的系统的框图;
图2是示出根据常规技术的用于使用PCS对储能系统(ESS)的电池充电的系统的框图;
图3是示出根据本发明的一个实施例的用于使用PCS对储能系统(ESS)的电池充电的系统的框图;
图4是示出根据本发明的实施例的用于使用PCS对储能系统(ESS)的电池充电的系统的详细配置的框图;
图5是示出在根据本发明实施例的用于使用PCS对储能系统(ESS)的电池充电的系统中功率减小型功率变化的图形;
图6是示出在根据本发明实施例的用于使用PCS对储能系统(ESS)的电池充电的系统中功率增大型功率变化的图形;以及
图7是示出在根据本发明实施例的用于使用PCS对储能系统(ESS)的电池充电的系统中功率增大再减小型功率变化的图形。
具体实施方式
现在将参照附图根据本文中所公开的示例性实施例详细地给出说明。然而,本发明并不限于这些实施例。因而,本公开应该被解释为除了在附图中特别列出的示例之外还应该延伸至任意更改例、等同例和替换例。
正如在本发明中使用的术语,已经选择了通常使用的一般术语。然而,在具体情况下,已使用由申请人所选择的术语。在这种情况下,在本说明书的描述中已经详细地公开了术语的含义。因而,值得注意的是应该就术语的含义,而不是仅仅就术语的名称来理解本发明。
在本文中使用诸如“包括”或“具有”的术语且应该理解的是,它们旨在表明本说明书中所公开的几种部件、功能或步骤的存在,而且还应该理解的是可以同样使用更多的或更少的部件、功能或步骤。
图3是示出根据本发明的一个实施例的用于使用光伏逆变器(电源调整系统:PCS)对储能系统(ESS)的电池充电的系统的框图。
参照图3,根据本发明的一个实施例的用于使用PCS对储能系统(ESS)的电池充电的系统100可以包括光伏组件110、光伏逆变器(单相光伏逆变器)120、储能系统(ESS)(单相ESS)130和负载单元140。
ESS 130可以从光伏逆变器120接收关于光伏逆变器120的输出功率量根据太阳辐射量的信息,以便于通过从光伏组件110所产生的光伏能量来检查从光伏逆变器120输出的功率量根据太阳辐射量是可变的。
图4是示出根据本发明实施例的用于使用PCS对储能系统(ESS)的电池充电的系统的详细配置的框图。
参照图4,ESS 130可以包括充电单元131、电池132、BMS 133、逆变器134、控制器135、电压测量单元136以及电流测量单元137。
充电单元131依据从控制器135所产生的控制信号使用从光伏逆变器120提供的电力来给电池132充电。
BMS 133管理电池132的状态,将电池132的状态报告给控制器135,并设定和控制用来使电池132充电和放电的值。
逆变器134将电池132的电力供给负载单元140。
控制器135基于光伏逆变器120的输出功率根据太阳辐射量的变化来控制充电单元131,从而使电池132充电或放电。
电压测量单元136对于提供给ESS 130的输入电力来测量输入电压,并将所测得的输入电压输入至控制器135。
电流测量单元137对于输入至ESS 130的电力来测量输入电流,并将所测得的输入电流输入至控制器135。
控制器135可以基于分别由电流测量单元137和电压测量单元136所测得的输入电流和输入电压来计算输入功率。然后,控制器135可以比较计算出的输入功率和预置功率值,从而根据CC模式或CV模式来输出充电控制信号。
因此,充电单元131可以依据从控制器135所产生的充电控制信号,通过在CC模式或CV模式下将从光伏逆变器120输入的电力供给电池132,来对电池132充电。
控制器135可以基于来自电压测量单元136和电流测量单元137的输入电压和输入电流,来检查光伏逆变器120的输出功率(输出功率=电压×电流)根据太阳辐射量的变化。
光伏逆变器120的输出功率根据太阳辐射量增大或减小,且可以表现出几种类型的功率变化。
控制器135可以通过考虑关于给电池132充电所需电力的光伏逆变器120的输出功率来设定预置功率值。
控制器135可以通过比较从光伏逆变器120所提供的输入功率和预置功率值,来设定关于电池132的充电模式。
可以在CC模式或CV模式下对电池132充电。控制器135根据设定的充电模式使电池132在CC模式或CV模式下充电。
在恒电流(CC)模式下,充电单元131通过供给恒定电流至电池132来对电池132充电。在恒电压(CV)模式下,充电单元131通过供给恒定电压至电池132来对电池132充电。
CC模式在从光伏逆变器120提供的输入功率大于预置功率值的部分处执行,且用于高速充电。另一方面,CV模式在从光伏逆变器120提供的输入功率小于预置功率值的部分处执行,且用于低速充电。
控制器135可以被配置为当输入功率随时间经过而增大时使电池132在CV模式下充电,且当输入功率等于或大于预置功率值时使电池132在CC模式下充电。
控制器135可以被配置为当输入功率随时间经过而减小时使电池132在CC模式下充电,且当输入功率小于预置功率值时使电池132在CV模式下充电。
控制器135可以被配置为当输入功率随时间经过而增大再减小时使电池132在CV模式下充电,当输入功率等于或大于预置功率值时使电池132在CC模式下充电,以及当输入功率小于预置功率值时使电池132在CV模式下充电。
图5是示出在根据本发明实施例的用于使用PCS对储能系统(ESS)的电池充电的系统中功率减小型功率变化的图形。
参照图5,从光伏逆变器120提供给ESS 130的输入功率随时间经过而减小。这种情况可以对应于当光伏能量的量在日落时减小时的时间。
在功率减小型功率变化的情况下,ESS 130的控制器135在输入功率(1a)等于或大于预置功率值(1b)的CC部分(1c)处使电池132在CC模式下充电。另一方面,ESS 130的控制器135在输入功率(1a)小于预置功率值(1b)的CV部分(1d)处使电池132在CV模式下充电。
在CC部分(1c)中所执行的CC模式下,因为电池132使用预定电流值充电,所以其可以被快速充电。另一方面,在CV部分(1d)中所执行的CV模式下,因为电池132使用最小电流充电,所以即使光伏逆变器产生低的输出功率,在光伏逆变器上也不会出现过载。
图6是示出在根据本发明实施例的用于使用PCS对储能系统(ESS)的电池充电的系统中功率增大型功率变化的图形。
参照图6,从光伏逆变器120提供给ESS 130的输入功率随时间经过而增大。这种情况可以对应于当光伏能量的量在日出时增大时的时间。
在功率增大型功率变化的情况下,ESS 130的控制器135在输入功率(2a)等于或小于预置功率值(2b)的CV部分(2c)处使电池132在CV模式下充电。另一方面,ESS 130的控制器135在输入功率(2a)大于预置功率值(2b)的CC部分(2d)处使电池132在CC模式下充电。
在CC部分(2d)中所执行的CC模式下,因为电池132使用预定电流值充电,所以其可以被快速充电。另一方面,在CV部分(2c)中所执行的CV模式下,因为电池132使用最小电流充电,所以即使光伏逆变器产生低的输出功率,在光伏逆变器上也不会出现过载。
图7是示出在根据本发明实施例的用于使用PCS对储能系统(ESS)的电池充电的系统中功率增大再减小型功率变化的图形。
参照图7,从光伏逆变器120提供给ESS 130的输入功率随时间经过而增大然后再减小。这种情况可以对应于光伏能量的量在中午逐渐增大然后在下午逐渐减小的情况。
在功率增大再减小型功率变化的情况下,ESS 130的控制器135在输入功率(3a)等于或小于预置功率值(3b)的CV部分(3c和3e)处使电池132在CV模式下充电。另一方面,ESS130的控制器135在输入功率(3a)大于预置功率值(3b)的CC部分(3d)处使电池132在CC模式下充电。
在CC部分(3d)中所执行的CC模式下,因为电池132使用预定电流值充电,所以其可以被快速充电。另一方面,在CV部分(3c和3e)中所执行的CV模式下,因为电池132使用最小电流充电,所以即使光伏逆变器产生低的输出功率,在光伏逆变器上也不会出现过载。
由于可以在不偏离其特点的情况下以多种形式来实施本特征,所以还应当理解的是,除非另外指出,否则上述实施例不受前述说明书的任一细节所限制,而是应当在如所附权利要求限定的范围内被宽泛地解释,因此落在权利要求的边界和界限或者这些边界和界限的等同方案内的全部改变和改进因而旨在被所附的权利要求所包含。
Claims (1)
1.一种用于使用光伏逆变器对储能系统的电池充电的系统,其特征在于所述系统包括:
光伏逆变器,其被配置为将从光伏组件所产生的DC电力变换为AC电力,并输出所述AC电力;以及
储能系统,其被配置为设定预置功率值,并被配置为基于通过将所述预置功率值与从所述光伏组件所产生的且从所述光伏逆变器输入的输入功率做比较获得的比较结果,在从恒电流模式和恒电压模式中选择的模式下对电池充电,
其特征在于所述储能系统包括:
电流测量单元,其被配置为测量输入电流;
电压测量单元,其被配置为测量输入电压;
控制器,其被配置为基于分别由所述电流测量单元和所述电压测量单元所测得的输入电流和输入电压来计算输入功率,被配置为比较所述输入功率和所述预置功率值,且被配置为当所述输入功率等于或大于所述预置功率值时根据所述恒电流模式输出充电控制信号,且被配置为当所述输入功率小于所述预置功率值时根据所述恒电压模式输出充电控制信号;以及
充电单元,其被配置为依据从所述控制器产生的所述充电控制信号,通过在所述恒电流模式下或所述恒电压模式下将从所述光伏逆变器输入的电力供给所述电池以对所述电池充电,
其中,所述控制器被配置为通过考虑根据太阳辐射量的所述光伏逆变器的输出功率来设定所述预置功率值,
其中,所述控制器被配置为当所述输入功率随时间经过而增大时使所述电池在恒电压模式下充电,且当所述输入功率等于或大于所述预置功率值时使所述电池在恒电流模式下充电,
其中,所述控制器被配置为当所述输入功率随时间经过而减小时使所述电池在恒电流模式下充电,且当所述输入功率小于所述预置功率值时使所述电池在恒电压模式下充电,
其中,所述控制器被配置为当所述输入功率随时间经过而增大再减小时使所述电池在恒电压模式下充电,当所述输入功率等于或大于所述预置功率值时使所述电池在恒电流模式下充电,且当所述输入功率小于所述预置功率值时使所述电池在恒电压模式下充电。
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