CN107769212B - 一种储能调频方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电力系统的调度与运行,具体涉及一种储能调频方法。方法包括如下过程:电力系统发出能量吞吐、调频指令信息;蓄电池接收到充放电指令信息,超级电容接收到充放电指令信息;第一DC/AC电路输出相应的电压幅值,第二DC/AC电路输出相应的电压幅值;根据基波能量等效电路,得出中频变压器两侧的相位差;PCS负责稳定直流电容器的电压;采用载波调制技术得到各开关器件的驱动脉冲。本发明中,采用蓄电池和超级电容作为储能介质,既可以发挥蓄电池的能量密度大,成本低廉,类型多样等特点;又可以发挥超级电容充放电功率大,动态响应好的优势,达到两种储能介质的混合利用,提高储能系统特性。
Description
技术领域:
本发明涉及电力系统的调度与运行,具体涉及一种储能调频方法。
背景技术:
由于自然条件和天气条件的突变性与不确定性,风力发电和光伏发电功率波动性较大,不利于电网进行调度和调整,“弃光”、“弃风”现象时有发生,降了发电量和机组的利用率,不利于系统的经济性运行。此外,电力系统中峰谷负荷变化巨大,也需要安装相应储能设备实现削峰填谷。根据不同类型的储能介质的功率等级和可放电时长,并结合各种储能介质的成本因素,可以看出蓄电池储能在能量密度等方面有优势;而超级电容则在响应速度方面有优势。将二者结合构成混合储能系统,具备能量密度和响应速度两个方面的优势。
发明内容:
本发明提供了一种结合了蓄电池和超级电容的储能调频方法,该方法可以将超级电容和蓄电池的优点进行结合,可实现超级电容和蓄电池的各自充放电能量控制,完成平滑风力发电、光伏发电的发电功率,并辅助完成电力系统削峰填谷的作用。具体技术方案如下:
一种储能调频系统,包括:蓄电池1、超级电容3、第一DC/AC电路2、第二DC/AC电路4、中频变压器5、第三DC/AC电路6、直流电容器7、PCS电路;所述蓄电池1的直流电通过第一DC/AC电路2转换为中频交流电;所述超级电容3的直流电通过第二DC/AC电路4转化为中频交流电;第一DC/AC电路2和第二DC/AC电路4的输出串联后产生的交流电接到中频变压器5的输入侧,中频变压器的输出侧与第三DC/AC电路6相连;第三DC/AC电路6并接直流电容器7和PCS电路;PCS电路连接电网。
在上述储能调频系统上实现的一种储能调频方法,包括如下过程:
步骤1:电力系统发出能量吞吐、调频指令信息;
步骤2:蓄电池接收到充放电指令信息,超级电容接收到充放电指令信息;
步骤3:第一DC/AC电路输出相应的电压幅值,第二DC/AC电路输出相应的电压幅值;
步骤4:根据基波能量等效电路,得出中频变压器两侧的相位差;PCS负责稳定直流电容器的电压;
步骤5:采用载波调制技术得到各开关器件的驱动脉冲。
所述第一DC/AC电路、第二DC/AC电路、第三DC/AC电路可以为半桥结构、H桥结构和多电平结构中的任何一种;所述PCS电路可以为三相全桥逆变电路、三相多电平逆变器电路中的任何一种。
作为优选方案之一:所述第一DC/AC电路包括:第一开关管21、第二开关管22、第三开关管23、第四开关管24;所述第二DC/AC电路包括:第五开关管41、第六开关管42、第七开关管43、第八开关管44;所述第一开关管、第三开关管依次串接在蓄电池的正负极之间,所述第二开关管、第四开关管依次串接在蓄电池的正、负极之间,所述第五开关管、第七开关管依次串接在超级电容的正负极之间,所述第六开关管、第八开关管依次串接在超级电容的正、负极之间;所述第一开关管、第三开关的中间连接点与中频变压器的第一接线端连接;所述第六开关管、第八开关的中间连接点与中频变压器的第二接线端连接;所述第二开关管和第四开关的中间连接点,与所述第六开关管和第八开关的中间连接点连通;所述第三DC/AC电路包括:第九开关管61、第十开关管62、第十一开关管63、第十二开关管64;所述第九开关管、第十一开关管依次串接在直流电容器的正、负极之间,所述第十开关管、第十二开关管依次串接在直流电容器的正、负极之间;所述第九开关管、第十一开关的中间连接点与中频变压器的第三接线端连接;所述第十开关管、第十二开关的中间连接点与中频变压器的第四接线端连接。
在上述储能调频系统上实现的一种储能调频方法,包括如下过程:
步骤1:电力系统发出能量吞吐、调频指令信息;
步骤2:蓄电池接收到充放电指令信息,超级电容接收到充放电指令信息;
步骤3:第一DC/AC电路输出相应的电压幅值,第二DC/AC电路输出相应的电压幅值;
步骤4:根据基波能量等效电路,得出中频变压器两侧的相位差;PCS负责稳定直流电容器的电压;
步骤5:采用载波调制技术得到各开关器件的驱动脉冲;具体到当蓄电池和超级电容同时处于充电状态,且电流流入中频变压器时,第二开关管、第三开关管、第六开关管、第七开关管导通,第一开关管、第四开关管、第五开关管、第八开关管关断;具体到当蓄电池和超级电容同时处于充电状态,且电流流出中频变压器时,第一开关管、第四开关管、第五开关管、第八开关管导通,第二开关管、第三开关管、第六开关管、第七开关管关断;具体到当蓄电池和超级电容同时处于放电状态,且电流流入中频变压器时,第一开关管、第四开关管、第五开关管、第八开关管导通,第二开关管、第三开关管、第六开关管、第七开关管关断;具体到当蓄电池和超级电容同时处于放电状态,且电流流出中频变压器时,第二开关管、第三开关管、第六开关管、第七开关管导通,第一开关管、第四开关管、第五开关管、第八开关管关断;具体到当蓄电池处于充电、超级电容处于放电状态,且电流流入中频变压器时,第二开关管、第三开关管、第五开关管、第八开关管导通,第一开关管、第四开关管、第六开关管、第七开关管关断;具体到当蓄电池处于充电、超级电容处于放电状态,且电流流出中频变压器时,第一开关管、第四开关管、第六开关管、第七开关管导通,第二开关管、第三开关管、第五开关管、第八开关管关断;具体到当蓄电池处于放电、超级电容处于充电状态,且电流流入中频变压器时,第一开关管、第四开关管、第六开关管、第七开关管导通,第二开关管、第三开关管、第五开关管、第八开关管关断;具体到当蓄电池处于放电、超级电容处于充电状态,且电流流出中频变压器时,第二开关管、第三开关管、第五开关管、第八开关管导通,第一开关管、第四开关管、第六开关管、第七开关管关断;具体到当能量从储能传到电网,且电流流入中频变压器时,第九开关管、第十二开关管导通,第十开关管、第十一开关管关断;具体到当能量从储能传到电网,且当电流流出中频变压器时,第十开关管、第十一开关导通,第九开关管、第十二开关管关断;具体到当时能量从电网传到储能,且电流流入中频变压器时,第十开关管、第十一开关管导通,第九开关管、第十二开关管关断;具体到当时能量从电网传到储能,且电流流出中频变压器时,第九开关管、第十二开关管导通,第十开关管、第十一开关管关断。
作为优选方案之二:所述PCS电路包括:第十三开关管81、第十四开关管82、第十五开关管83、第十六开关管84、第十七开关管85、第十八开关管86;所述第十三开关管、第十六开关管依次串接在直流电容器的正、负极之间,所述第十四开关管、第十七开关管依次串接在直流电容器的正、负极之间,所述第十五开关管、第十八开关管依次串接在直流电容器的正、负极之间;所述第十三开关管和第十六开关管的中间连接点、第十四开关管与第十七开关管的中间连接点、第十五开关管、第十八开关管的中间连接点分别与交流电网连接。
本发明相对于现有技术的有益效果:
(一)利用蓄电池完成基础性的、变化频率较低的功率调节,而用超级电容完成临时性的、变化频率较高的功率调节。一方面可以提高储能系统的运行特性和动态响应;另一方面可以避免蓄电池长期处于快速大电流充放电状态,有利于延长电池寿命,提高经济性;再者还可以实现瞬态大功率的释放和吸收,增强储能系统瞬时吞吐能量的能力;随着储能系统对电网能量供需关系的改变,电力系统中的同步发电机由于负荷关系将进入一次调频和二次调频阶段,由此实现了应用储能调频技术去支撑电力系统调度和运行。
(二)本发明中,采用蓄电池和超级电容作为储能介质,既可以发挥蓄电池的能量密度大,成本低廉,类型多样等特点;又可以发挥超级电容充放电功率大,动态响应好的优势,达到两种储能介质的混合利用,提高储能系统特性。
(三)本发明中,利用高频变压器进行能量传递,一方面实现了电气隔离有利于提高系统可靠性;另一方面还可以通过设计变压器变比兼容不同电压等级的蓄电池和超级电容模组,使设备具有良好的通用性。
(四)本发明提出了蓄电池和超级电容的能量控制方法,以及系统中各环节的控制目标及控制算法,可实现不同介质的充放电控制。
(五)本发明中,超级电容和蓄电池经变流器后与稳定的直流电压相连,稳定的直流电压经能量变换系统PCS后送入三相交流电网,直流电压幅值由PCS控制,因此可以使用多种不同类型和容量的PCS,兼容性好。
(六)通过响应远程储能出力指令,系统可以辅助电力系统完成能量利用、频率调整等功能,达到较好的削峰填谷和调频目的。
附图说明:
图1为本发明系统组成结构示意图;图中,1代表蓄电池,2代表第一DC/AC电路,3代表超级电容,4代表第二DC/AC电路,5代表中频变压器,6代表第三DC/AC电路,7代表直流电容器,8代表PCS。
图2为实施例中第一DC/DC电路使用H桥结构的具体结构形式;图中,21代表第一开关管、22代表第二开关管、23代表第三开关管、24代表第四开关管。
图3为实施例中第二DC/AC电路使用H桥结构的具体结构形式;图中,41代表第五开关管、42代表第六开关管、43代表第七开关管、44代表第八开关管。
图4为实施例中第三DC/DC电路使用H桥结构的具体结构形式,图中,61代表第九开关管、62代表第十开关管、63代表第十一开关管、64代表第十二开关管。
图5为实施例中使用三相全桥逆变电路构成的PCS电路的具体结构形式;图中,81代表第十三开关管、82代表第十四开关管、83代表第十五开关管、84代表第十六开关管、85代表第十七开关管、86代表第十八开关管。
图6为实施例中当蓄电池和超级电容同时处于充电状态,且电流流入中频变压器时的等效电路图;图中,第一DC/AC电路的第三开关管、第二开关管导通,第一DC/AC电路的第一开关管、第四开关管关断;第二DC/AC电路的第七开关管、第六开关管导通,第二DC/AC电路的第五开关管、第八开关管关断。
图7为实施例中当蓄电池和超级电容同时处于充电状态,且电流流出中频变压器时的等效电路图;图中,第一DC/AC电路的第一开关管、第四开关管导通,第一DC/AC电路的第二开关管、第三开关管关断;第二DC/AC电路的第五开关管、第八开关管导通,第二DC/AC电路的第七开关管、第六开关管关断。
图8为实施例中当蓄电池和超级电容同时处于放电状态,且电流流入中频变压器时的等效电路图;图中,第一DC/AC电路的第一开关管、第四开关管导通,第一DC/AC电路的第三开关管、第二开关管关断;第二DC/AC电路的第五开关管、第八开关管导通,第二DC/AC电路的第七开关管、第六开关管关断。
图9为实施例中当蓄电池和超级电容同时处于放电状态,且电流流出中频变压器时的等效电路图;图中,第一DC/AC电路的第二开关管、第三开关管导通,第一DC/AC电路的第一开关管、第四开关管关断;第二DC/AC电路的第七开关管、第六开关管导通,第二DC/AC电路的第五开关管、第八开关管关断。
图10为实施例中当蓄电池处于充电、超级电容处于放电状态,且电流流入中频变压器时的等效电路图;图中,第一DC/AC电路的第三开关管、第二开关管导通,第一DC/AC电路的第一开关管、第四开关管关断;第二DC/AC电路的第五开关管、第八开关管导通,第二DC/AC电路的第七开关管、第六开关管关断。
图11为实施例中当蓄电池处于充电、超级电容处于放电状态,且电流流出中频变压器时的等效电路图;图中,第一DC/AC电路的第一开关管、第四开关管导通,第一DC/AC电路的第二开关管、第三开关管关断;第二DC/AC电路的第六开关管、第七开关管导通,第二DC/AC电路的第五开关管、第八开关管关断。
图12为实施例中当蓄电池处于放电、超级电容处于充电状态,且电流流入中频变压器时的等效电路图;图中,第一DC/AC电路的第一开关管、第四开关管导通,第一DC/AC电路的第三开关管、第二开关管关断;第二DC/AC电路的第七开关管、第六开关管导通,第二DC/AC电路的第五开关管、第八开关管关断。
图13为实施例中当蓄电池处于放电、超级电容处于充电状态,且电流流出中频变压器时的等效电路图;第一DC/AC电路的第三开关管、第二开关管导通,第一DC/AC电路的第一开关管、第四开关管关断;第二DC/AC电路的第五开关管、第八开关管导通,第二DC/AC电路的第七开关管、第六开关管关断。
图14为实施例中中频变压器将能量从储能传到电网,且电流流入中频变压器时的等效电路图;第三DC/AC电路的第九开关管、第十二开关管导通,第十开关管、第十一开关管关断。
图15为实施例中中频变压器将能量从储能传到电网,且电流流出中频变压器时的等效电路图;第三DC/AC电路的第十开关管、第十一开关导通,第九开关管、第十二开关管关断。
图16为实施例中中频变压器将能量从电网传到储能,且电流流入中频变压器时的等效电路图;第三DC/AC电路的第十开关管、第十一开关管导通,第九开关管、第十二开关管关断。
图17为实施例中中频变压器将能量从电网传到储能,且电流流出中频变压器时的等效电路图;第三DC/AC电路的第九开关管、第十二开关管导通,第十开关管、第十一开关管关断。
图18为忽略中频变压器中的高频谐波成分,仅考虑中频基波分量时的等效电路图;根据电路原理的相关知识,该电路图表明,当储能侧的交流电压的相位领先电网侧的交流电压的相位时,能量流向电网侧,否则能量流向储能介质侧;这也为控制储能系统中的为PCS提供能量的直流母线电压提供了依据;假定蓄电池对应的第一DC/AC电路和超级电容对应的第二DC/AC电路的输出经过串联后,产生的交流电压基波幅值为V,相位为β1,而第三DC/AC电路6的输出的交流电压的基波幅值也为V,而相位为β2。电感感知为L,基波频率为f,则中频变压器传递的功率近似为:V2(β1-β2)/(2πfL);因此二者的相位差可以用期望传输的功率乘以2πfL,再除以V2后得到。
图19为本发明提出的储能系统的全局控制方法示意图;其中蓄电池和超级电容的充放电指令为远程或者调度系统给出,由此可以计算出中频变压器两侧的交流电压相位差,以及蓄电池和超级电容对应的电压幅值,以总幅值为V为例,若蓄电池和超级电容的放电功率比率为a,则二者的幅值分别应为aV/(a+1),和V/(a+1);之后各DC/AC模块的脉冲由载波调制技术得到。
具体实施方式:
实施例:
结合图1-19,说明本发明的技术方案。
一种储能调频系统,包括:蓄电池1、超级电容3、第一DC/AC电路2、第二DC/AC电路4、中频变压器5、第三DC/AC电路6、直流电容器7、PCS电路;所述蓄电池1的直流电通过第一DC/AC电路2转换为中频交流电;所述超级电容3的直流电通过第二DC/AC电路4转化为中频交流电;第一DC/AC电路2和第二DC/AC电路4的输出串联后产生的交流电接到中频变压器5的输入侧,中频变压器的输出侧与第三DC/AC电路6相连;第三DC/AC电路6并接直流电容器7和PCS电路;PCS电路连接电网。
所述第一DC/AC电路、第二DC/AC电路、第三DC/AC电路可以为半桥结构、H桥结构和多电平结构中的任何一种;所述PCS电路可以为三相全桥逆变电路、三相多电平逆变器电路中的任何一种。
所述第一DC/AC电路包括:第一开关管21、第二开关管22、第三开关管23、第四开关管24;所述第二DC/AC电路包括:第五开关管41、第六开关管42、第七开关管43、第八开关管44;所述第一开关管、第三开关管依次串接在蓄电池的正负极之间,所述第二开关管、第四开关管依次串接在蓄电池的正、负极之间,所述第五开关管、第七开关管依次串接在超级电容的正负极之间,所述第六开关管、第八开关管依次串接在超级电容的正、负极之间;所述第一开关管、第三开关的中间连接点与中频变压器的第一接线端连接;所述第六开关管、第八开关的中间连接点与中频变压器的第二接线端连接;所述第二开关管和第四开关的中间连接点,与所述第六开关管和第八开关的中间连接点连通;所述第三DC/AC电路包括:第九开关管61、第十开关管62、第十一开关管63、第十二开关管64;所述第九开关管、第十一开关管依次串接在直流电容器的正、负极之间,所述第十开关管、第十二开关管依次串接在直流电容器的正、负极之间;所述第九开关管、第十一开关的中间连接点与中频变压器的第三接线端连接;所述第十开关管、第十二开关的中间连接点与中频变压器的第四接线端连接。
所述PCS电路包括:第十三开关管81、第十四开关管82、第十五开关管83、第十六开关管84、第十七开关管85、第十八开关管86;所述第十三开关管、第十六开关管依次串接在直流电容器的正、负极之间,所述第十四开关管、第十七开关管依次串接在直流电容器的正、负极之间,所述第十五开关管、第十八开关管依次串接在直流电容器的正、负极之间;所述第十三开关管和第十六开关管的中间连接点、第十四开关管与第十七开关管的中间连接点、第十五开关管、第十八开关管的中间连接点分别与交流电网连接。
在上述储能调频系统上实现的一种储能调频方法,包括如下过程:
步骤1:电力系统发出能量吞吐、调频指令信息;
步骤2:蓄电池接收到充放电指令信息,超级电容接收到充放电指令信息;
步骤3:第一DC/AC电路输出相应的电压幅值,第二DC/AC电路输出相应的电压幅值;
步骤4:根据基波能量等效电路,得出中频变压器两侧的相位差;PCS负责稳定直流电容器的电压;
步骤5:采用载波调制技术得到各开关器件的驱动脉冲;具体到当蓄电池和超级电容同时处于充电状态,且电流流入中频变压器时,第二开关管、第三开关管、第六开关管、第七开关管导通,第一开关管、第四开关管、第五开关管、第八开关管关断;具体到当蓄电池和超级电容同时处于充电状态,且电流流出中频变压器时,第一开关管、第四开关管、第五开关管、第八开关管导通,第二开关管、第三开关管、第六开关管、第七开关管关断;具体到当蓄电池和超级电容同时处于放电状态,且电流流入中频变压器时,第一开关管、第四开关管、第五开关管、第八开关管导通,第二开关管、第三开关管、第六开关管、第七开关管关断;具体到当蓄电池和超级电容同时处于放电状态,且电流流出中频变压器时,第二开关管、第三开关管、第六开关管、第七开关管导通,第一开关管、第四开关管、第五开关管、第八开关管关断;具体到当蓄电池处于充电、超级电容处于放电状态,且电流流入中频变压器时,第二开关管、第三开关管、第五开关管、第八开关管导通,第一开关管、第四开关管、第六开关管、第七开关管关断;具体到当蓄电池处于充电、超级电容处于放电状态,且电流流出中频变压器时,第一开关管、第四开关管、第六开关管、第七开关管导通,第二开关管、第三开关管、第五开关管、第八开关管关断;具体到当蓄电池处于放电、超级电容处于充电状态,且电流流入中频变压器时,第一开关管、第四开关管、第六开关管、第七开关管导通,第二开关管、第三开关管、第五开关管、第八开关管关断;具体到当蓄电池处于放电、超级电容处于充电状态,且电流流出中频变压器时,第二开关管、第三开关管、第五开关管、第八开关管导通,第一开关管、第四开关管、第六开关管、第七开关管关断;具体到当能量从储能传到电网,且电流流入中频变压器时,第九开关管、第十二开关管导通,第十开关管、第十一开关管关断;具体到当能量从储能传到电网,且当电流流出中频变压器时,第十开关管、第十一开关导通,第九开关管、第十二开关管关断;具体到当时能量从电网传到储能,且电流流入中频变压器时,第十开关管、第十一开关管导通,第九开关管、第十二开关管关断;具体到当时能量从电网传到储能,且电流流出中频变压器时,第九开关管、第十二开关管导通,第十开关管、第十一开关管关断。
综上所述,以上仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围,基于本发明提出的连接方法和控制思想可以修改得出多种不同类型的结构,例如可以修改其中DC/AC变换器的拓扑结构,可以更改中频变压器的频率为低频或者高频,可以采用新的PCS拓扑结构等,这些修改均应看作是本发明的涵盖内容。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种储能调频方法,方法涉及的系统包括:蓄电池(1)、超级电容(3)、第一DC/AC电路(2)、第二DC/AC电路(4)、中频变压器(5)、第三DC/AC电路(6)、直流电容器(7)、PCS电路;所述蓄电池(1)的直流电通过第一DC/AC电路(2)转换为中频交流电;所述超级电容(3)的直流电通过第二DC/AC电路(4)转化为中频交流电;第一DC/AC电路(2)和第二DC/AC电路(4)的输出串联后产生的交流电接到中频变压器(5)的输入侧,中频变压器的输出侧与第三DC/AC电路(6)相连;第三DC/AC电路(6)并接直流电容器(7)和PCS电路;PCS电路连接电网;方法包括如下过程:
步骤1:电力系统发出能量吞吐、调频指令信息;
步骤2:蓄电池接收到充放电指令信息,超级电容接收到充放电指令信息;
步骤3:第一DC/AC电路输出相应的电压幅值,第二DC/AC电路输出相应的电压幅值;
步骤4:根据基波能量等效电路,得出中频变压器两侧的相位差;PCS负责稳定直流电容器的电压;
步骤5:采用载波调制技术得到各开关器件的驱动脉冲。
2.根据权利要求1所述一种储能调频方法,其特征在于,所述第一DC/AC电路、第二DC/AC电路、第三DC/AC电路为半桥结构、H桥结构和多电平结构中的任何一种;所述PCS电路为三相全桥逆变电路、三相多电平逆变器电路中的任何一种。
3.一种储能调频方法,方法涉及的系统包括:蓄电池(1)、超级电容(3)、第一DC/AC电路(2)、第二DC/AC电路(4)、中频变压器(5)、第三DC/AC电路(6)、直流电容器(7)、PCS电路;所述蓄电池(1)的直流电通过第一DC/AC电路(2)转换为中频交流电;所述超级电容(3)的直流电通过第二DC/AC电路(4)转化为中频交流电;第一DC/AC电路(2)和第二DC/AC电路(4)的输出串联后产生的交流电接到中频变压器(5)的输入侧,中频变压器的输出侧与第三DC/AC电路(6)相连;第三DC/AC电路(6)并接直流电容器(7)和PCS电路;PCS电路连接电网;所述第一DC/AC电路、第二DC/AC电路、第三DC/AC电路为半桥结构、H桥结构和多电平结构中的任何一种;所述PCS电路为三相全桥逆变电路、三相多电平逆变器电路中的任何一种;所述第一DC/AC电路包括:第一开关管(21)、第二开关管(22)、第三开关管(23)、第四开关管(24);所述第二DC/AC电路包括:第五开关管(41)、第六开关管(42)、第七开关管(43)、第八开关管(44);所述第一开关管、第三开关管依次串接在蓄电池的正负极之间,所述第二开关管、第四开关管依次串接在蓄电池的正、负极之间,所述第五开关管、第七开关管依次串接在超级电容的正负极之间,所述第六开关管、第八开关管依次串接在超级电容的正、负极之间;所述第一开关管、第三开关的中间连接点与中频变压器的第一接线端连接;所述第六开关管、第八开关的中间连接点与中频变压器的第二接线端连接;所述第二开关管和第四开关的中间连接点,与所述第六开关管和第八开关的中间连接点连通;所述第三DC/AC电路包括:第九开关管(61)、第十开关管(62)、第十一开关管(63)、第十二开关管(64);所述第九开关管、第十一开关管依次串接在直流电容器的正、负极之间,所述第十开关管、第十二开关管依次串接在直流电容器的正、负极之间;所述第九开关管、第十一开关的中间连接点与中频变压器的第三接线端连接;所述第十开关管、第十二开关的中间连接点与中频变压器的第四接线端连接;其特征在于,方法包括如下过程:
步骤1:电力系统发出能量吞吐、调频指令信息;
步骤2:蓄电池接收到充放电指令信息,超级电容接收到充放电指令信息;
步骤3:第一DC/AC电路输出相应的电压幅值,第二DC/AC电路输出相应的电压幅值;
步骤4:根据基波能量等效电路,得出中频变压器两侧的相位差;PCS负责稳定直流电容器的电压;
步骤5:采用载波调制技术得到各开关器件的驱动脉冲;具体到当蓄电池和超级电容同时处于充电状态,且电流流入中频变压器时,第二开关管、第三开关管、第六开关管、第七开关管导通,第一开关管、第四开关管、第五开关管、第八开关管关断;具体到当蓄电池和超级电容同时处于充电状态,且电流流出中频变压器时,第一开关管、第四开关管、第五开关管、第八开关管导通,第二开关管、第三开关管、第六开关管、第七开关管关断。
4.根据权利要求3所述一种储能调频方法,其特征在于,所述PCS电路包括:第十三开关管(81)、第十四开关管(82)、第十五开关管(83)、第十六开关管(84)、第十七开关管(85)、第十八开关管(86);
所述第十三开关管、第十六开关管依次串接在直流电容器的正、负极之间,所述第十四开关管、第十七开关管依次串接在直流电容器的正、负极之间,所述第十五开关管、第十八开关管依次串接在直流电容器的正、负极之间;所述第十三开关管和第十六开关管的中间连接点、第十四开关管与第十七开关管的中间连接点、第十五开关管、第十八开关管的中间连接点分别与交流电网连接。
5.一种储能调频方法,方法涉及的系统包括:蓄电池(1)、超级电容(3)、第一DC/AC电路(2)、第二DC/AC电路(4)、中频变压器(5)、第三DC/AC电路(6)、直流电容器(7)、PCS电路;所述蓄电池(1)的直流电通过第一DC/AC电路(2)转换为中频交流电;所述超级电容(3)的直流电通过第二DC/AC电路(4)转化为中频交流电;第一DC/AC电路(2)和第二DC/AC电路(4)的输出串联后产生的交流电接到中频变压器(5)的输入侧,中频变压器的输出侧与第三DC/AC电路(6)相连;第三DC/AC电路(6)并接直流电容器(7)和PCS电路;PCS电路连接电网;所述第一DC/AC电路、第二DC/AC电路、第三DC/AC电路为半桥结构、H桥结构和多电平结构中的任何一种;所述PCS电路为三相全桥逆变电路、三相多电平逆变器电路中的任何一种;所述第一DC/AC电路包括:第一开关管(21)、第二开关管(22)、第三开关管(23)、第四开关管(24);所述第二DC/AC电路包括:第五开关管(41)、第六开关管(42)、第七开关管(43)、第八开关管(44);所述第一开关管、第三开关管依次串接在蓄电池的正负极之间,所述第二开关管、第四开关管依次串接在蓄电池的正、负极之间,所述第五开关管、第七开关管依次串接在超级电容的正负极之间,所述第六开关管、第八开关管依次串接在超级电容的正、负极之间;所述第一开关管、第三开关的中间连接点与中频变压器的第一接线端连接;所述第六开关管、第八开关的中间连接点与中频变压器的第二接线端连接;所述第二开关管和第四开关的中间连接点,与所述第六开关管和第八开关的中间连接点连通;所述第三DC/AC电路包括:第九开关管(61)、第十开关管(62)、第十一开关管(63)、第十二开关管(64);所述第九开关管、第十一开关管依次串接在直流电容器的正、负极之间,所述第十开关管、第十二开关管依次串接在直流电容器的正、负极之间;所述第九开关管、第十一开关的中间连接点与中频变压器的第三接线端连接;所述第十开关管、第十二开关的中间连接点与中频变压器的第四接线端连接;其特征在于,方法包括如下过程:
步骤1:电力系统发出能量吞吐、调频指令信息;
步骤2:蓄电池接收到充放电指令信息,超级电容接收到充放电指令信息;
步骤3:第一DC/AC电路输出相应的电压幅值,第二DC/AC电路输出相应的电压幅值;
步骤4:根据基波能量等效电路,得出中频变压器两侧的相位差;PCS负责稳定直流电容器的电压;
步骤5:采用载波调制技术得到各开关器件的驱动脉冲;具体到当蓄电池和超级电容同时处于放电状态,且电流流入中频变压器时,第一开关管、第四开关管、第五开关管、第八开关管导通,第二开关管、第三开关管、第六开关管、第七开关管关断;具体到当蓄电池和超级电容同时处于放电状态,且电流流出中频变压器时,第二开关管、第三开关管、第六开关管、第七开关管导通,第一开关管、第四开关管、第五开关管、第八开关管关断。
6.一种储能调频方法,方法涉及的系统包括:蓄电池(1)、超级电容(3)、第一DC/AC电路(2)、第二DC/AC电路(4)、中频变压器(5)、第三DC/AC电路(6)、直流电容器(7)、PCS电路;所述蓄电池(1)的直流电通过第一DC/AC电路(2)转换为中频交流电;所述超级电容(3)的直流电通过第二DC/AC电路(4)转化为中频交流电;第一DC/AC电路(2)和第二DC/AC电路(4)的输出串联后产生的交流电接到中频变压器(5)的输入侧,中频变压器的输出侧与第三DC/AC电路(6)相连;第三DC/AC电路(6)并接直流电容器(7)和PCS电路;PCS电路连接电网;所述第一DC/AC电路、第二DC/AC电路、第三DC/AC电路为半桥结构、H桥结构和多电平结构中的任何一种;所述PCS电路为三相全桥逆变电路、三相多电平逆变器电路中的任何一种;所述第一DC/AC电路包括:第一开关管(21)、第二开关管(22)、第三开关管(23)、第四开关管(24);所述第二DC/AC电路包括:第五开关管(41)、第六开关管(42)、第七开关管(43)、第八开关管(44);所述第一开关管、第三开关管依次串接在蓄电池的正负极之间,所述第二开关管、第四开关管依次串接在蓄电池的正、负极之间,所述第五开关管、第七开关管依次串接在超级电容的正负极之间,所述第六开关管、第八开关管依次串接在超级电容的正、负极之间;所述第一开关管、第三开关的中间连接点与中频变压器的第一接线端连接;所述第六开关管、第八开关的中间连接点与中频变压器的第二接线端连接;所述第二开关管和第四开关的中间连接点,与所述第六开关管和第八开关的中间连接点连通;所述第三DC/AC电路包括:第九开关管(61)、第十开关管(62)、第十一开关管(63)、第十二开关管(64);所述第九开关管、第十一开关管依次串接在直流电容器的正、负极之间,所述第十开关管、第十二开关管依次串接在直流电容器的正、负极之间;所述第九开关管、第十一开关的中间连接点与中频变压器的第三接线端连接;所述第十开关管、第十二开关的中间连接点与中频变压器的第四接线端连接;其特征在于,方法包括如下过程:
步骤1:电力系统发出能量吞吐、调频指令信息;
步骤2:蓄电池接收到充放电指令信息,超级电容接收到充放电指令信息;
步骤3:第一DC/AC电路输出相应的电压幅值,第二DC/AC电路输出相应的电压幅值;
步骤4:根据基波能量等效电路,得出中频变压器两侧的相位差;PCS负责稳定直流电容器的电压;
步骤5:采用载波调制技术得到各开关器件的驱动脉冲;具体到当蓄电池处于充电、超级电容处于放电状态,且电流流入中频变压器时,第二开关管、第三开关管、第五开关管、第八开关管导通,第一开关管、第四开关管、第六开关管、第七开关管关断;具体到当蓄电池处于充电、超级电容处于放电状态,且电流流出中频变压器时,第一开关管、第四开关管、第六开关管、第七开关管导通,第二开关管、第三开关管、第五开关管、第八开关管关断。
7.一种储能调频方法,方法涉及的系统包括:蓄电池(1)、超级电容(3)、第一DC/AC电路(2)、第二DC/AC电路(4)、中频变压器(5)、第三DC/AC电路(6)、直流电容器(7)、PCS电路;所述蓄电池(1)的直流电通过第一DC/AC电路(2)转换为中频交流电;所述超级电容(3)的直流电通过第二DC/AC电路(4)转化为中频交流电;第一DC/AC电路(2)和第二DC/AC电路(4)的输出串联后产生的交流电接到中频变压器(5)的输入侧,中频变压器的输出侧与第三DC/AC电路(6)相连;第三DC/AC电路(6)并接直流电容器(7)和PCS电路;PCS电路连接电网;所述第一DC/AC电路、第二DC/AC电路、第三DC/AC电路为半桥结构、H桥结构和多电平结构中的任何一种;所述PCS电路为三相全桥逆变电路、三相多电平逆变器电路中的任何一种;所述第一DC/AC电路包括:第一开关管(21)、第二开关管(22)、第三开关管(23)、第四开关管(24);所述第二DC/AC电路包括:第五开关管(41)、第六开关管(42)、第七开关管(43)、第八开关管(44);所述第一开关管、第三开关管依次串接在蓄电池的正负极之间,所述第二开关管、第四开关管依次串接在蓄电池的正、负极之间,所述第五开关管、第七开关管依次串接在超级电容的正负极之间,所述第六开关管、第八开关管依次串接在超级电容的正、负极之间;所述第一开关管、第三开关的中间连接点与中频变压器的第一接线端连接;所述第六开关管、第八开关的中间连接点与中频变压器的第二接线端连接;所述第二开关管和第四开关的中间连接点,与所述第六开关管和第八开关的中间连接点连通;所述第三DC/AC电路包括:第九开关管(61)、第十开关管(62)、第十一开关管(63)、第十二开关管(64);所述第九开关管、第十一开关管依次串接在直流电容器的正、负极之间,所述第十开关管、第十二开关管依次串接在直流电容器的正、负极之间;所述第九开关管、第十一开关的中间连接点与中频变压器的第三接线端连接;所述第十开关管、第十二开关的中间连接点与中频变压器的第四接线端连接;其特征在于,方法包括如下过程:
步骤1:电力系统发出能量吞吐、调频指令信息;
步骤2:蓄电池接收到充放电指令信息,超级电容接收到充放电指令信息;
步骤3:第一DC/AC电路输出相应的电压幅值,第二DC/AC电路输出相应的电压幅值;
步骤4:根据基波能量等效电路,得出中频变压器两侧的相位差;PCS负责稳定直流电容器的电压;
步骤5:采用载波调制技术得到各开关器件的驱动脉冲;具体到当蓄电池处于放电、超级电容处于充电状态,且电流流入中频变压器时,第一开关管、第四开关管、第六开关管、第七开关管导通,第二开关管、第三开关管、第五开关管、第八开关管关断;具体到当蓄电池处于放电、超级电容处于充电状态,且电流流出中频变压器时,第二开关管、第三开关管、第五开关管、第八开关管导通,第一开关管、第四开关管、第六开关管、第七开关管关断。
8.一种储能调频方法,方法涉及的系统包括:蓄电池(1)、超级电容(3)、第一DC/AC电路(2)、第二DC/AC电路(4)、中频变压器(5)、第三DC/AC电路(6)、直流电容器(7)、PCS电路;所述蓄电池(1)的直流电通过第一DC/AC电路(2)转换为中频交流电;所述超级电容(3)的直流电通过第二DC/AC电路(4)转化为中频交流电;第一DC/AC电路(2)和第二DC/AC电路(4)的输出串联后产生的交流电接到中频变压器(5)的输入侧,中频变压器的输出侧与第三DC/AC电路(6)相连;第三DC/AC电路(6)并接直流电容器(7)和PCS电路;PCS电路连接电网;所述第一DC/AC电路、第二DC/AC电路、第三DC/AC电路为半桥结构、H桥结构和多电平结构中的任何一种;所述PCS电路为三相全桥逆变电路、三相多电平逆变器电路中的任何一种;所述第一DC/AC电路包括:第一开关管(21)、第二开关管(22)、第三开关管(23)、第四开关管(24);所述第二DC/AC电路包括:第五开关管(41)、第六开关管(42)、第七开关管(43)、第八开关管(44);所述第一开关管、第三开关管依次串接在蓄电池的正负极之间,所述第二开关管、第四开关管依次串接在蓄电池的正、负极之间,所述第五开关管、第七开关管依次串接在超级电容的正负极之间,所述第六开关管、第八开关管依次串接在超级电容的正、负极之间;所述第一开关管、第三开关的中间连接点与中频变压器的第一接线端连接;所述第六开关管、第八开关的中间连接点与中频变压器的第二接线端连接;所述第二开关管和第四开关的中间连接点,与所述第六开关管和第八开关的中间连接点连通;所述第三DC/AC电路包括:第九开关管(61)、第十开关管(62)、第十一开关管(63)、第十二开关管(64);所述第九开关管、第十一开关管依次串接在直流电容器的正、负极之间,所述第十开关管、第十二开关管依次串接在直流电容器的正、负极之间;所述第九开关管、第十一开关的中间连接点与中频变压器的第三接线端连接;所述第十开关管、第十二开关的中间连接点与中频变压器的第四接线端连接;其特征在于,方法包括如下过程:
步骤1:电力系统发出能量吞吐、调频指令信息;
步骤2:蓄电池接收到充放电指令信息,超级电容接收到充放电指令信息;
步骤3:第一DC/AC电路输出相应的电压幅值,第二DC/AC电路输出相应的电压幅值;
步骤4:根据基波能量等效电路,得出中频变压器两侧的相位差;PCS负责稳定直流电容器的电压;
步骤5:采用载波调制技术得到各开关器件的驱动脉冲;具体到当能量从储能传到电网,且电流流入中频变压器时,第九开关管、第十二开关管导通,第十开关管、第十一开关管关断;具体到当能量从储能传到电网,且当电流流出中频变压器时,第十开关管、第十一开关导通,第九开关管、第十二开关管关断;
具体到当时能量从电网传到储能,且电流流入中频变压器时,第十开关管、第十一开关管导通,第九开关管、第十二开关管关断;具体到当时能量从电网传到储能,且电流流出中频变压器时,第九开关管、第十二开关管导通,第十开关管、第十一开关管关断。
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"Control of Active Power Exchange With Auxiliary Power Loop in a Single-Phase Cascaded Multilevel Converter-Based Energy Storage System";Wei Jiang, et al.;《IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS》;20170228;第32卷(第2期);第1519-1523页,附图1-2 * |
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