CN108616133A - 一种储能装置及其控制方法 - Google Patents

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CN108616133A CN201611131410.5A CN201611131410A CN108616133A CN 108616133 A CN108616133 A CN 108616133A CN 201611131410 A CN201611131410 A CN 201611131410A CN 108616133 A CN108616133 A CN 108616133A
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迟忠君
朱洁
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李俊涛
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Abstract

本发明提供了一种储能装置,包括:全钒液流电池单元和接口单元;所述全钒液流电池单元与所述接口单元相连接;所述接口单元,用于将全钒液流电池单元输出的直流电转换为交流电;所述全钒液流电池单元,用于存储直流电。本发明实现了将全钒液流电池输出的直流电逆变转换为交流电,并交流电输入至交流母线上。

Description

一种储能装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及储能应用技术领域,具体涉及一种储能装置及其控制方法。
背景技术
现代社会对供电的可靠性、经济性以及环境保护的要求越来越高,以高电压、大容量、远距离为主要特征的大规模互联电网不能完全适应我国电力系统可持续发展的需求。含有分布式发电单元、储能单元和负载的可独立或并网运行的微型电网,成为解决供电安全可靠性、节能降耗、利用和发展新能源的一种有效方案。
目前微电网的研究在世界范围内刚刚兴起,建立了微电网示范工程,储能系统在微电网并网和解列过程中,储能装置的控制目标都是微电网母线电压,此时将储能装置作为母线电压恢复器来控制,但是现有的储能系统不能及时调节交流母线的电压,导致交流母线电压跌落的问题。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供一种储能装置及其控制方法,实现了将全钒液流电池输出的直流电逆变转换为交流电,快速测量并及时调节交流母线的电压。
为实现上述目的,本发明提供以下技术方案:
一方面,本发明提供了一种储能装置,包括:全钒液流电池单元和接口单元;所述全钒液流电池单元与所述接口单元相连接;
所述接口单元,用于将全钒液流电池单元输出的直流电转换为交流电;
所述全钒液流电池单元,用于存储直流电。
进一步的,所述装置还包括:设置在所述全钒液流电池单元和所述接口单元之间的抑制瞬时冲击电流单元。
进一步的,所述全钒液流电池单元包括:全钒液流电池、电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2和电感L1;
电阻R1、电阻R2和电感L1三者串联,全钒液流电池的正极与电阻R1的另一端相连;电容C1并联在电阻R2的两端;全钒液流电池的负极通过电容C2与电感L1的另一端相连。
进一步的,所述电容C2的两端设有直流负载。
进一步的,所述接口单元包括:单相全桥PWM变流器、电感Lc、电容Cc和变压器;
全钒液流电池单元的输出端与单相全桥PWM变流器的输入端相连接,单相全桥PWM变流器的输出端通过由电感Lc和电容Cc组成的滤波电路后与变压器的输入端相连接;变压器的输出端与交流母线相连接。
进一步的,采用三个所述接口单元将全钒液流电池单元输出的直流电转换为三相四线制的交流电。
进一步的,所述抑制瞬时冲击电流单元包括:开关K以及与其并联的电阻Rs。
另一方面,本发明提供了一种储能装置的控制方法,所述方法包括如下步骤:
采集单相的变压器输出的电压电流数据;
所述电压电流数据通过求导法虚拟为三相的电压电流数据;
对所述三相的电压电流数据进行dq变换处理获取d轴和q轴电流分量;
所述d轴和q轴电流分量作为PI控制器的输入参数控制单相全桥PWM变流器的输出功率。
进一步的,对所述三相的电压电流数据进行dq变换处理获取d轴和q轴电流分量的步骤,之后还包括:
通过前馈解耦控制策略对d轴和q轴电流分量分别进行PI控制。
进一步的,所述d轴和q轴电流分量作为PI控制器的输入参数控制单相全桥PWM变流器的输出功率的步骤,具体包括:
根据目标值和测量值确定目标值和测量值之间的传递函数;
设置传递函数的系统类型,根据传递函数的系统类型确定目标值和测量值之间的开环传递函数以及闭环传递函数;
根据所述开环传递函数和闭环传递函数获取PI控制器的比例参数以及积分参数。
由上述技术方案可知,本发明所述的一种储能装置及其控制方法,实现了将全钒液流电池输出的直流电逆变转换为交流电,并交流电输入至交流母线上。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是改进的电池样机模型图;
图2是全钒液电池并网接口结构图;
图3全钒液电池电流环控制结构图;
图4是全钒液电池电流环dq前馈解耦控制结构图;
图5是全钒液电池解耦后的电流环d轴结构图;
图6是全钒液流电池储能系统功率静特性;
图7是全钒液流电池稳态时外环控制结构图;
图8是全钒液流电池过渡过程外环控制结构图;
图9是基于DSP的全钒液流电池变流器控制器结构图;
图10是全钒液流电池变流器控制器DSP程序框架图;
图11是全钒液流电池稳态时变流器波形图;
图12是投入各种类型负载输出电压动态响应图;
图13是充电实验曲线图;
图14是放电试验曲线图;
图15是全钒液电池电池暂态响应实验电路图;
图16是LCL滤波电路图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
目前微电网的研究在世界范围内刚刚兴起,建立了微电网示范工程,储能系统在微电网并网和解列过程中,储能装置的控制目标都是微电网母线电压,此时将储能装置作为母线电压恢复器来控制,但是现有的储能系统不能及时调节交流母线的电压,导致交流母线电压跌落的问题。为解决上述技术问题,本发明实施例提供一种储能装置及其控制方法。
在介绍具体实施例之前,详细说明本发明涉及到的全钒液流电池主要技术参数:
电动势(E),电动势等于单位正电荷由负极通过电池内部移到正极时,电池非静电力(化学力)所做的功。电动势取决于电极材料的化学性质,与电池的大小无关。
额定电压(V),电池在常温下的典型工作电压,又称标称电压。它是选用不同种类电池时的参考。电池的实际工作电压随不同使用条件而异。
额定容量(C),在设计规定的条件(如温度、放电率、终止电压等)下,电池应能放出的最低容量,单位为安培小时。由于电池中可能发生的副反应以及设计时的特殊需要,电池的实际容量往往低于理论容量。
开路电压(V/),电池在开路状态下的端电压称为开路电压。电池的开路电压等于电池在开路时(即没有电流通过两极时)电池的正极电极电势与负极的电极电势之差。电池的开路电压,一般均小于它的电动势。这是因为电池的两极在电解液溶液中所建立的电极电位,通常并非平衡电极电位,而是稳定电极电位。一般可近似认为电池的开路电压就是电池的电动势,本文以后的讨论均采用这种假设。
内阻(r),电池的内阻是指电流通过电池内部时受到的阻力。它包括欧姆内阻和极化内阻,极化内阻又包括电化学极化内阻和浓差极化内阻。由于内阻的存在,电池的工作电压总是小于电池的电动势或开路电压。电池的内阻不是常数,在充放电过程中随时间不断变化(逐渐变大),这是因为活性物质的组成、电解液的浓度和温度都在不断的改变。欧姆内阻遵守欧姆定律,极化内阻随电流密度增加而增大,但不是线性关系。常随电流密度增大而增加。内阻是决定电池性能的一个重要指标,它直接影响电池的工作电压,工作电流,输出的能量和功率,对于电池来说,其内阻越小越好。
自放电率,电池在存放过程中电容量自行损失的速率。用单位储存时间内自放电损失的容量占储存前容量的百分数表示。
荷电状态,蓄电池使用一段时间或长期搁置不用后的剩余容量与其完全充电状态的容量的比值,常以百分数表示,是控制电池运行时的一个重要参数[15]
超电势(η),在许多电化学反应中,电极上有电流通过时所表现的电极电势跟可逆电极电势之间偏差的大小(绝对值),叫做超电势。
可逆电极电势指在可逆地发生电极反应(如在充电和放电时)时电极具有的电势。但是电化学反应中(如电解操作),当电流通过电极时,发生的必然是不可逆电极反应。产生偏差的原因主要是由于电池内阻引起的电势降和不可逆条件下两个电极的极化。发生电极极化的主要原因有两种:(1)浓差极化,当有电流通过电极时,因离子扩散迟缓而导致电极表面附近的离子浓度跟本体溶液中的不同,使电极上有电流通过时所表现的电极电势跟可逆电极电势发生偏差。这部分偏差叫浓差超电势。将溶液强烈搅拌或升高温度,加快离子扩散,可以减小浓差超电势。(2)活化极化,当有电流通过时,由于电化学反应进行的迟缓性造成电极带电程度跟可逆情况时不同,导致此时的电极电势偏离可逆电极电势的现象。这部分偏差叫活化超电势。一般金属离子在阴极上被还原时,活化超电势数值都比较小。但有气体析出时,例如阴极析出H2,阳极析出O2和Cl2时,数值就较大。
超电势跟通过电极的电流密度有关。对电池来说,电流密度越大,电池放电的不可逆程度越高,电池的端电压越小,所能获得电能也越少。对电解池来说,电流密度越大,电解池放电的不可逆程度越高,两极上所需外加电压越大,所消耗掉的电功也越大。
本发明实施例一提供一种储能装置,包括:全钒液流电池单元和接口单元;所述全钒液流电池单元通过所述接口单元连接至交流母线上。
在具体实施时,全钒液流电池单元输出的直流电通过接口单元转换为交流电,采用三个所述接口单元将全钒液流电池单元输出的直流电转换为三相四线制的交流电,并且该交流电并入交流电网,用于调节交流母线电压。
进一步的,参见图1,所述全钒液流电池单元包括:全钒液流电池、电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2和电感L1;
电阻R1、电阻R2和电感L1三者串联,全钒液流电池的正极与电阻R1的另一端相连;电容C1并联在电阻R2的两端;全钒液流电池的负极通过电容C2与电感L1的另一端相连。
参见图2,所述接口单元包括:单相全桥PWM变流器、电感Lc、电容Cc和变压器;
全钒液流电池单元的输出端与单相全桥PWM变流器的输入端相连接,单相全桥PWM变流器的输出端通过由电感Lc和电容Cc组成的滤波电路后与变压器的输入端相连接;变压器的输出端与交流母线相连接。
本发明实施例二提供另一种储能装置,在上述实施例一的基础上设有抑制瞬时冲击电流单元,所述抑制瞬时冲击电流单元设置在所述全钒液流电池单元和所述接口单元之间。
进一步的,所述抑制瞬时冲击电流单元包括:开关K以及与其并联的电阻Rs。
本发明提供的储能装置注重全钒液流电池的功率输出能力、电能储存能力和暂态反应速度,全钒液流电池样机除了包括电池本身外,还包括很多附属连接部分,在模型中加入连接电阻来模拟这部分的作用只对稳态过程有效,要描述这部分对暂态过程的影响,必须加上连接电感。于是对电池戴维南模型进行改进,得到全钒液流电池样机模型。上述模型中以理想电源等效电动势只在电池的暂态过程中有效,在长时间充放电过程中,电动势也不是一个定值,而是在一个范围内改变。其决定因素就是电池的荷电状态,电池的电动势会随着其剩余容量的减少而不断降低。全钒液流电池中,剩余容量表现为电解液中带电离子的浓度。
全钒液流电池样机特性试验和模型提取
1、试验样机
全钒液流电池样机由40块电池片堆叠而成,每块电池片承受的电压范围为1V~1.6V,则电池端电压范围为40V~64V。正负极电解液分别储存在下方的两个塑料桶中,通过两个泵和各自的输送管道完成与电堆内电解液的交换。控制部分主要完成电池状态的检测和对泵的控制,电池状态检测主要包括电池端电压和输出、输入电流的检测;泵的控制逻辑为:电池持续充放电时泵一直工作,以保证持续的功率输出能力,电池待机时,给电池电压设定了一个阈值,当电压超出阈值时泵开始工作,从而保持电池开路电压在阈值范围内,保证电池随时可以投入运行。控制电路电源可采用市电,也可用电池供电。电池的一般技术参数如表1所示。
表1实验电池样机技术参数
2、充放电试验
稳态充放电试验的目的有:1)验证电池的功率输出能力、容量大小和正常工作电压范围;2)验证电池稳态充放电特性;3)得到电池的开路电压—剩余能量曲线。
电池的充电过程由程控充电机完成,充电程序逻辑为:
a恒流充电,在电池端电压低于64V之前保持50A额定电流恒流充电模式;
b恒压充电,当电池端电压达到64V后采用恒压充电模式,当充电电流降到10A时认为电池充满,充电停止。
电池的放电过程采用的恒定负载放电,当电池端电压低于40V时放电停止。
3、暂态响应实验
暂态响应实验的目的有:验证电池样机的暂态响应能力;得到暂态响应曲线;根据暂态响应曲线计算电池模型的超电势RC网络和连接电感L,完善电池模型。
实验电路表征内阻R=R1+R2=0.111Ω。实验做法就是外接一个负载电阻,用示波器记录负载上的电压和电流,若在零时刻开通开关S,由于电容C和电感L的作用,负载R3上面将有一个建立平衡的暂态过程,记录电流和电压的暂态过程,结合已知的负载电阻阻值和可以测量的电池开路电压,就可以计算得到C和R2和L的值。
参见图3,A、与全钒液电池储能单元的借口单元
本发明全钒液流电池单机额定功率为2.5kW,最大输出功率为9kW,额定容量为2.5kWh,不与其它微电源共用直流母线,直接通过电力电子接口,连接在微电网母线上。由于微电网的系统容量很小,负载容量和系统容量之间的差距不大,因此,不可预测的负载投切操作均可很容易使系统三相产生不平衡,所以本发明的并网电力电子接口采用三相分别控制的方式。电池样机通过一个简单的抑制瞬时冲击电流的电路并联在直流侧电容上,然后通过3个独立的单相全桥PWM变流器将直流量转变为交流量,再分别通过LCL滤波器连接在升压变压器的输入端,LCL滤波器的其中一个L由线路电抗和变压器漏抗提供,最后变压器的输出端连接在三相四线制微电网母线上。
变流器的设计目标参数为:微电网母线标称相电压为220V,直流侧工作电压为范围为50V~60V,变流器视在功率输出能力为3kVA,即每相1kVA。
B、变压器的变比
采用3个相互独立的单相变压器,每相设计额定容量1kVA。高压侧额定电压220V,低压侧的电压等级要视变流器的输出能力来确定。
开关器件采用IPM模块,其直流侧最低电压设定为50V,PWM方式采用SPWM,此时交流侧能够输出的单相电压峰值为50V,有效值为35.4V,且此时调制比m=1。而实际上由于IPM模块对于开关管信号死区和最小脉宽的要求,m很难达到1。若最高取为m=0.9,则交流侧最大电压有效值为31.9V,这个电压还有一部分会损失在线路和滤波电感上,故升压变压器低压侧额定电压有效值取为20V。
C、滤波电容的设计
PWM联网滤波器采用LCL滤波器,LCL滤波器的设计需要考虑功率等级、交流频率和开关频率等参数。功率等级决定了滤波电容的容量,一般情况下,滤波电容在基频下的无功容量不超过滤波器20%。开关频率和基波频率决定了滤波器的谐振频率,通常滤波器的谐振频率取为10倍基波频率和0.5倍开关频率之间。
LCL滤波器的谐振频率计算公式为:
滤波器的设计一般遵从先计算电容,再计算电感的原则。本发明设计的单相变流器容量为1kVA,因此有:
D、滤波电感的设计
滤波电感的设计主要需考虑两个方面的因素:在额定功率下保证变流器的四象限运行;保证输出电流的谐波抑制特性达到要求。
实际测得L2≈0.05mH。另外IPM开关频率设为6.4kHz,基波频率为50Hz,那么LCL滤波器的谐振频率最好为:500Hz≤fs≤3200Hz。电容为10 100μF,有:
解得:
其中,电感单位为mH。解不等式可得L2≥0.05mH。
变流器额定功率下保证变流器的四象限运行情况下,有:
Umax=V+|Z|Imax≤31.9
其中,V等于20V,Imax就是变流器需要输出的额定电流,当变压器低压侧额定电压为20V时,要保证1kVA的功率输出能力,则Imax=50A。空心电抗器的电阻电抗比约为2:1,有:即L≤0.4mH,因此得到滤波电感阻抗的上限,结合前面的结果有:
0.05mH≤L2≤0.4mH
本发明实施例三提供一种储能装置的控制方法,所述储能装置是上述实施例一或实施例二中的储能装置,所述方法包括如下步骤:
采集单相的变压器输出的电压电流数据;
所述电压电流数据通过求导法虚拟为三相的电压电流数据;
对所述三相的电压电流数据进行dq变换处理获取d轴和q轴电流分量;
所述d轴和q轴电流分量作为PI控制器的输入参数控制单相全桥PWM变流器的输出功率。
进一步的,对所述三相的电压电流数据进行dq变换处理获取d轴和q轴电流分量的步骤,之后还包括:
通过前馈解耦控制策略对d轴和q轴电流分量分别进行PI控制。
进一步的,所述d轴和q轴电流分量作为PI控制器的输入参数控制单相全桥PWM变流器的输出功率的步骤,具体包括:
根据目标值和测量值确定目标值和测量值之间的传递函数;
设置传递函数的系统类型,根据传递函数的系统类型确定目标值和测量值之间的开环传递函数以及闭环传递函数;
根据所述开环传递函数和闭环传递函数获取PI控制器的比例参数以及积分参数。
本发明提供的控制方法中,外环控制的目的就是为内环电流控制提供d、q轴电流的参考值,本发明中将全钒液流电池储能系统模拟成发电机的有功—电压静特性和无功频率静特性,全钒液流电池储能系统的功率静特性将平衡功率点输出功率设为零,输入系统的能量和从系统吸收的能量应该保持平衡。全钒液流电池储能系统在微电网过渡过程在微电网并网和解列过程中,储能装置的控制目标都是微电网母线电压,此时将储能装置作为母线电压恢复器来控制。动态电压恢复需要能够快速测量系统的电压跌落,同样采用电流测量所用到的瞬时测量、虚拟三相的方案,得到微电网母线电压d、q分量,分别作PI控制可以得到电流内环的参考值。
参见图4至图8,内环电流控制采用对dq轴电流分量分别做PI控制的策略。本发明采用三相分别独立控制,对于每相而言只能测得单相数据,而dq变换需要三相的电压电流数据,所以由测量得到的单相数据虚拟三相数据。
本发明采用求导法构造虚拟三相数据,该方法可以解决三相数据不同时的问题。其思路是假设虚拟三相系统为对称系统,且只含有正序分量,根据三相数据之间的对称性,用a相数据的导数构造b、c相数据。
本发明只考虑基波(含有谐波的情况可以按照该原理扩展)。以电压为例,假设三相电压为
因此要用a相数据构造b、c相,需要知道U cos(ωt+a)的瞬时值,恰好U cos(ωt+a)可以由U sin(ωt+a)求导得到。
U cos(ωt+a)=(U cos(ωt+a))'/ω=u'a
所以b、c相数据为
求导法构建的虚拟三相数据保证了三相间数据的同时性,但是当系统电压突变时,突变点的导数U cos(ωt+a)会产生一个冲击,因此为了不给系统带来影响,其结果应该加上一个低通滤波环节。
虚拟dq0三相电流控制策略如下所示:
三相变流器dq0坐标下的模型可以描述为
其中,p为微分因子,vd、vq是电网电压V的d、q分量,ud、uq分别为逆变桥交流侧电压U的d、q分量,id、iq则是变流器交流侧电流的d、q分量。
由于电感的存在,使得变流器的d、q轴分量相互耦合,这给d、q轴上分别作PI控制带来了一定困难,因此,采用前馈解耦的控制策略,令:
式中,Kp、Ki——电流内环比例调节增益和积分调节增益;
——电流d、q轴目标值。
相对于电流内环来说,电压vd为大惯性量,在考虑内环的PI调节器的设计时可以不考虑,则由到id的传递函数为
将系统整定为典型I型系统,使系统电流环有较快的跟随性,则需要用PI调节器的零点去抵消系统中的大惯性环节,则有开环传递函数
其中,
对照典型I型系统的形式,闭环传递函数为
其中ωs为系统的自然震荡频率,ξ为系统的阻尼系数。经验显示,当系统的阻尼系数为0.707时,2阶系统的响应时间和超调量具有最理想的综合特性,整定后系统的PI调节器参数为
参见图9至图12,(1)本发明研制的全钒液流电池与微电网并网DC/AC变流器采用DSP为控制核心,在此基础上添加外围信号处理和功率放大电路形成完整的控制器。
(2)DSP控制程序流程
DSP程序采用定时6.4kHz定时中断触发片外AD采样。片外采样为12通道并行模式,采样完成后芯片通过外部中断通知CPU采样完成,中断子程中完成采样数据的读取,以及简单的倍率处理,并标幺化,使得到的数据为实电参量的标幺值。
控制器通过与微电网全局控制器的通信得知微电网的运行状态,并在不同的状态下选择不同的外环控制方式,通过外环的PI调节产生内环电流控制的参考值。
内环参考值得到后再通过PI调节得到控制载波的瞬时值,并将其输入DSP的事件管理器,通过事件管理器集成的PWM发生单元产生带有死区逻辑的PWM信号。
(3)DC/AC接口实验
本发明主电路单相DC/AC变流器模型,主要设备有:全钒液流电池样机1台、直流电容两只、IPM模块1只、滤波空心电抗器一台、滤波电容一台、变压器一台以及导线若干。变流器直流电压50-60V,直流侧电容每只3300uF,IPM模块交流侧额定电压有效值30V,滤波电抗器值0.4mH,滤波电容100μF,变压器变比30/220V。
以上实施例仅用于说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种储能装置,其特征在于,所述装置包括:全钒液流电池单元和接口单元;所述全钒液流电池单元与所述接口单元相连接;
所述接口单元,用于将全钒液流电池单元输出的直流电转换为交流电;
所述全钒液流电池单元,用于存储直流电。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述装置还包括:设置在所述全钒液流电池单元和所述接口单元之间的抑制瞬时冲击电流单元。
3.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述全钒液流电池单元包括:全钒液流电池、电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2和电感L1;
电阻R1、电阻R2和电感L1三者串联,全钒液流电池的正极与电阻R1的另一端相连;电容C1并联在电阻R2的两端;全钒液流电池的负极通过电容C2与电感L1的另一端相连。
4.根据权利要求3所述的装置,其特征在于,所述电容C2的两端设有直流负载。
5.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述接口单元包括:单相全桥PWM变流器、电感Lc、电容Cc和变压器;
全钒液流电池单元的输出端与单相全桥PWM变流器的输入端相连接,单相全桥PWM变流器的输出端通过由电感Lc和电容Cc组成的滤波电路后与变压器的输入端相连接;变压器的输出端与交流母线相连接。
6.根据权利要求5所述的装置,其特征在于,采用三个所述接口单元将全钒液流电池单元输出的直流电转换为三相四线制的交流电。
7.根据权利要求2所述的装置,其特征在于,所述抑制瞬时冲击电流单元包括:开关K以及与其并联的电阻Rs。
8.一种储能装置的控制方法,所述储能装置是如权利要求1-6任一项所述的储能装置,其特征在于,所述方法包括如下步骤:
采集单相的变压器输出的电压电流数据;
所述电压电流数据通过求导法虚拟为三相的电压电流数据;
对所述三相的电压电流数据进行dq变换处理获取d轴和q轴电流分量;
所述d轴和q轴电流分量作为PI控制器的输入参数控制单相全桥PWM变流器的输出功率。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,对所述三相的电压电流数据进行dq变换处理获取d轴和q轴电流分量的步骤,之后还包括:
通过前馈解耦控制策略对d轴和q轴电流分量分别进行PI控制。
10.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述d轴和q轴电流分量作为PI控制器的输入参数控制单相全桥PWM变流器的输出功率的步骤,具体包括:
根据目标值和测量值确定目标值和测量值之间的传递函数;
设置传递函数的系统类型,根据传递函数的系统类型确定目标值和测量值之间的开环传递函数以及闭环传递函数;
根据所述开环传递函数和闭环传递函数获取PI控制器的比例参数以及积分参数。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112650254A (zh) * 2020-12-25 2021-04-13 北京航空航天大学合肥创新研究院 一种无人船航向控制器及存储介质
CN114089076A (zh) * 2021-11-29 2022-02-25 国网北京市电力公司 一种动力电池的模拟电路
CN115616431A (zh) * 2022-12-19 2023-01-17 京清数电(北京)技术有限公司 利用储能变流器监测电池内阻的方法、装置和计算机设备

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005036684A2 (en) * 2003-10-10 2005-04-21 Nuvera Fuel Cells, Inc. Power electronics for fuel cell power system
CN101447677A (zh) * 2008-09-09 2009-06-03 厦门科华恒盛股份有限公司 电储能、电力调峰运行方法及装置
CN102116844A (zh) * 2009-12-31 2011-07-06 深圳清华大学研究院 测量阀控铅酸蓄电池荷电状态的方法和装置
CN102570590A (zh) * 2012-01-05 2012-07-11 青岛经济技术开发区创统科技发展有限公司 固态切换开关
CN204835684U (zh) * 2015-08-09 2015-12-02 青岛威控电气有限公司 一种混合储能供电转换装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005036684A2 (en) * 2003-10-10 2005-04-21 Nuvera Fuel Cells, Inc. Power electronics for fuel cell power system
CN101447677A (zh) * 2008-09-09 2009-06-03 厦门科华恒盛股份有限公司 电储能、电力调峰运行方法及装置
CN102116844A (zh) * 2009-12-31 2011-07-06 深圳清华大学研究院 测量阀控铅酸蓄电池荷电状态的方法和装置
CN102570590A (zh) * 2012-01-05 2012-07-11 青岛经济技术开发区创统科技发展有限公司 固态切换开关
CN204835684U (zh) * 2015-08-09 2015-12-02 青岛威控电气有限公司 一种混合储能供电转换装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
支宝威 等: "三相电压型PWM整流器双闭环系统校正方法", 《电机与控制应用》 *
王亚光 等: "大容量液流电池系统数学模型与仿真", 《电力自动化设备》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112650254A (zh) * 2020-12-25 2021-04-13 北京航空航天大学合肥创新研究院 一种无人船航向控制器及存储介质
CN114089076A (zh) * 2021-11-29 2022-02-25 国网北京市电力公司 一种动力电池的模拟电路
CN115616431A (zh) * 2022-12-19 2023-01-17 京清数电(北京)技术有限公司 利用储能变流器监测电池内阻的方法、装置和计算机设备

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