CN109149746A - 一种储能变流器的控制系统、方法、电子设备及存储介质 - Google Patents

一种储能变流器的控制系统、方法、电子设备及存储介质 Download PDF

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钟晓东
宋卧龙
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Abstract

本发明公开了一种储能变流器的控制系统，包括储能变流器以及与储能变流器电性连接的核心控制板，其中储能变流器的第一输入/输出端与电池连接、第二输入/输出端与光伏板连接、第三输入/输出端与电网或外部负载连接；核心控制板用于采集储能变流器各个电路部分的运行数据，并向储能变流器发送控制指令，进而控制储能变流器的工作状态。本发明能够根据电池的不同时期来控制电池的充电电流或电压，保证电池在充电时的安全运行。本发明还公开了一种储能变流器的控制方法、电子设备及存储介质。

Description

一种储能变流器的控制系统、方法、电子设备及存储介质
技术领域
本发明涉及变流器，尤其涉及一种储能变流器的控制系统、方法、电子设备及存储介质。
背景技术
目前，储能变流器(Power Control System，PCS)是用于控制蓄电池的充电和放电过程的，进行交流直流的变换，在无电网的情况下可以通过对蓄电池放电为交流负荷供电；在有电网的情况下，通过对电网的交流电转换为直流电，并为蓄电池充电。PCS一般都是由DC/AC双向变流器、控制单元等构成。但是由于现有的PCS的设计电路复杂，功耗较高，而且对于PCS的控制系统在控制PCS的工作状态时，控制复杂，操作繁琐等，不能够根据实际的运行状况对电池及电网的转换进行有效的控制。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种储能变流器的控制系统，其能够解决现有技术中不能够有效地对电池进行充放电的问题。
本发明的目的之二在于提供一种储能变流器的控制方法，其能够解决现有技术中不能够有效地对电池进行充放电的问题。
本发明的目的之三在于一种电子设备，其能够解决现有技术中不能够有效地对电池进行充放电的问题。
本发明的目的之四在于一种计算机可读存储介质，其能够解决现有技术中不能够有效地对电池进行充放电的问题。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
一种储能变流器的控制系统，包括储能变流器以及与储能变流器电性连接的核心控制板，其中储能变流器的第一输入/输出端与电池连接、第二输入/输出端与光伏板连接、第三输入/输出端与电网或外部负载连接；核心控制板用于采集储能变流器各个电路部分的运行数据，并向储能变流器发送控制指令，进而控制储能变流器的工作状态。
进一步地，所述储能变流器包括第滤波电路、第二滤波电路、第三滤波电路、储能DC/DC、光伏DC/DC和三相逆变桥，其中电池依次通过第一输入/输出端、第一滤波电路、储能DC/DC与三相逆变桥电连接，光伏板依次通过第二输入/输出端、第二滤波电路、光伏DC/DC与三相逆变器桥电连接，三相逆变桥通过第三滤波电路与第三输入/输出端连接。
进一步地，储能变流器通过将电池的容量大小发送给核心控制板，进而使得核心控制板根据电池的容量与预设的规则匹配得出电池的充电模式，并向储能变流器发送相应的控制指令，进而自动切换电池的充电模式。
本发明的目的之二采用如下技术方案实现：
一种储能变流器的控制方法，包括以下步骤：
当电池处于充电过程时：获取电池的当前容量，并根据电池的当前容量得出电池的充电模式，进而向储能变流器发送相应的控制指令，使得储能变流器根据相应的控制指令控制电池的充电模式；
当电池处于放电过程时，向储能变流器发送放电控制指令，进而使得储能变流器根据放电控制指令控制电池的放电功率，为电网或负载供电。
进一步地，还包括：
当电网出现故障时，向储能变流器发送离网指令，进而将负载的供电方式切换为电池供电。
进一步地，充电模式包括预充模式、恒压均充模式、恒流均充模式和恒流浮充模式。
进一步地，还包括：
当接入电网时，检测电网的电压频率并将其发送给储能变流器，进而使得储能变流器根据电网的电压频率调整储能变流器中的电压频率，并当储能变流器的电压频率与电网的电压频率一致时，实现储能变流器接入电网。
本发明的目的之三采用如下技术方案实现：
一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明目的之二所采用的储能变流器的控制方法的步骤。
本发明的目的之四采用如下技术方案实现：
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如本发明目的之二所采用的储能变流器的控制方法的步骤。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
通过设置核心控制板实现对储能变流器的运行数据的监控，并且根据预设电池的容量与充电电压或电流之间的关系来实时根据电池的容量选择合适的充电模式为电池充电，进而确保电池的运行安全。
附图说明
图1为本发明提供的储能变流器的电路图；
图2为本发明提供的储能变流器的控制系统的电路图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
本发明公开了一种储能变流器的控制系统，包括储能变流器和核心控制板，其中，储能变流器通过第一输入/输出端与电池连接、通过第二输入/输出端与光伏板连接、通过第三输入/输出端与电网或负载连接。储能变流器能够将电池或光伏板的直流电转换为交流电，供电网或负载；也可以将电网中的交流电转换为直流电，为电池充电。
其中，储能变流器包括第一滤波电路、第二滤波电路、光伏DC/DC、储能DC/DC、三相逆变桥和第三滤波电路。电池依次通过第一滤波电路、储能DC/DC与三相逆变桥连接，光伏板依次通过第二滤波电路、光伏DC/DC与三相逆变桥连接。具体的电路图，如图1所示，储能变流器的电路图是目前比较成熟的技术，是本领域技术人员所熟知的。本发明的重点在于如何通过核心控制板来控制储能变流器的工作状态，进而来控制储能变流器对电池的充放电过程，进而确保电池的运行安全。
该储能变流器能够将电池或光伏板中的直流电经过第一滤波电路进行滤波，然后经过储能DC/DC或光伏DC/DC后，最终经过三相逆变桥转换成交流电后，经过第三滤波电路输出到负载或电网，实现电池的放电过程。
储能变流器还能够将电网中的交流电经过第三滤波电路进行滤波，然后经过三相逆变桥转换为直流电后，再经过第一滤波电路为电池进行供电，实现电池的充电过程。
核心控制板还与储能变流器的各个电路部分电性连接，用于采集储能变流器各个电路部分的运行状态，如图2所示。
另外，本发明的工作原理如下：
对于电池的充电过程：由于电池的容量不同时，其充电的电流或电压等的大小也不同，因此为了保证电池的寿命以及电池的充电安全性，本发明设置了不同的充电模式，也即是电池的充电模式包括预充模式、恒压均充模式、恒流均充模式和恒压浮充模式。比如，当充电的电流或电压过大或过小时，会对电池有损坏、过大导致电池报废或者存在安全隐患、减少电池的使用寿命等。在不同时期，充电的电流或电压合适时，才能够确保电池的充电安全。因此，充电模式的选择是根据电池的当前容量的大小来判断的。
也即是，通过储能变流器获取电池的当前容量，然后将电池的当前容量发送给核心控制板，核心控制板根据电池的当前容量来判断选择当前电池的充电模式，并向储能变流器的三相逆变桥发送相应的控制指令，进而可控制三相逆变桥将交流电转换为直流电的电流大小或电压大小，进而为电池充电，保证了电池的充电安全性。
另外，预充模式，指的是当电池的当前容量较低或电池刚启动时，需要以较小的电池激活电池，从而确保电池安全。
恒压均充模式，指的是采用恒定电压的充电方式进行充电。
恒流均充模式，指的是采用恒定直流的充电方式进行充电。另外，恒压均充模式、恒流均充模式，其充电快，持续时间短。
恒压浮充模式，其也采用恒压小电流的充电方式充电，但是其充电的电流较小，充电的持续时间长，充电慢。采用该种模式充电的话，一是为了防止蓄电池自放电，二可以增加充电深度。
另外，本系统对于电池的充电模式的选择可以设置为自动模式和人工模式。在安装和调试过程中，根据系统特性设备调试时会提前设定自动模式下各个充电模式的相关参数，比如，当电池的电量低于20％时，采用恒流均充模式；当电池的电压达到额定电压时，采用恒压均充模式；当电池电量达到80％时，采用恒流浮充模式，具体的触发条件根据实际的需求进行设定。当然也可以，设置人工模式，比如人工控制核心控制板发送相应的指令来切换电池的充电模式。
本发明中对于核心控制板控制电池的充电模式时，其只是对电池的当前容量做判断，并将其与核心控制板中预先存储的规则进行匹配，进而得出电池的当前容量所对应的充电模式，并向储能变流器发送相应的控制指令，完成电池的充电。也即是说，核心控制板对于电池的充电控制，并不涉及到算法的改进。
另外，对于电池的放电功能时，通过核心控制板控制转换后的交流侧功率，来为负载供电。
本发明还能够通过核心控制板来控制储能变流器的离网操作，比如当电网出现故障时，储能变流器能够自动切换到离网状态。本发明中的离网操作，包括主动离网和被动离网，其中主动离网指的是电网发生故障，通过核心控制板对电网中的电压频率和幅值进行检测，根据频率检测和幅值检测相结合的方法来综合判断检测得出电网发生故障，进而向储能变流器发送指令，控制储能变流器断开与电网的连接，实现主动离网。被动离网指的是通过核心控制器来预测电网是否可能出现故障，若是，则控制储能变流器断开与电网的连接，实现被动离网。另外，在被动离网中，首先要保证负载不断电工作，然后再将储能变流器与电网断开。本发明的离网操作中，设备反应灵活、迅速，可实现无缝切换。
本发明中还提供了从离网到并网的切换控制：由于离网状况下，一般采用电压/频率控制模式，负荷功率会一直变化，电池工作状态是放电模式，此时储能变流器就相当于一个微网能量供应者。在并网前，必须使得储能变流器输出的电压在幅值、频率和相位都与电网的电压在幅值、频率和相位进行匹配。若不匹配时，由于并网开关闭合时二者存在较大的电压差，导致并网冲击电流过大，对储能变流器的安全造成威胁。因此，在切换过程中，需要进行同期点判断。同期点也即是指的是当电网的电压频率与储能变流器的电压频率相同的时刻。当储能变流器接收到并网指令后，还接收核心控制板发送来的电网侧的电压，然后调节自身的电压，并判断自身的电压频率是否与电网侧的电压频率匹配，若是，则储能变流器执行并网操作。
另外，在并网时，对于同期点的判断采用以下方式：核心控制板向储能变流器发送电网的电压后，使得储能变流器跟踪电网的电压，当完成相位的跟踪后，立即实行并网操作。同样的，对于本发明中的相位跟踪也是现有技术，不依赖于方法的改进。
另外，该控制系统还包括LCD液晶屏，其与核心控制板电性连接，用于显示储能变流器、电池等的运行情况，供工作人员查看。
本发明还提供了一种储能变流器的控制方法，其包括以下步骤：
当电池处于充电过程时：获取电池的当前容量，并根据电池的当前容量得出电池的充电模式，进而向储能变流器发送相应的控制指令，使得储能变流器根据相应的控制指令控制电池的充电模式。
当电池处于放电过程时，向储能变流器发送放电控制指令，进而使得储能变流器根据放电控制指令控制电池的放电功率，为电网或负载供电。
进一步地，还包括：当电网出现故障时，向储能变流器发送离网指令，进而将负载的供电方式切换为电池供电。
进一步地，还包括：当接入电网时，检测电网的电压频率并将其发送给储能变流器，进而使得储能变流器根据电网的电压频率调整储能变流器中的电压频率，并当储能变流器的电压频率与电网的电压频率一致时，实现储能变流器接入电网。
本发明还提供了一种电子设备，其包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如文中所述的储能变流器的控制方法的步骤。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如文中所述的储能变流器的控制方法的步骤。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种储能变流器的控制系统，其特征在于：包括储能变流器以及与储能变流器电性连接的核心控制板，其中储能变流器的第一输入/输出端与电池连接、第二输入/输出端与光伏板连接、第三输入/输出端与电网或外部负载连接；核心控制板用于采集储能变流器各个电路部分的运行数据，并向储能变流器发送控制指令，进而控制储能变流器的工作状态。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于：所述储能变流器包括第滤波电路、第二滤波电路、第三滤波电路、储能DC/DC、光伏DC/DC和三相逆变桥，其中电池依次通过第一输入/输出端、第一滤波电路、储能DC/DC与三相逆变桥电连接，光伏板依次通过第二输入/输出端、第二滤波电路、光伏DC/DC与三相逆变器桥电连接，三相逆变桥通过第三滤波电路与第三输入/输出端连接。
3.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于：储能变流器通过将电池的容量大小发送给核心控制板，进而使得核心控制板根据电池的容量与预设的规则匹配得出电池的充电模式，并向储能变流器发送相应的控制指令，进而自动切换电池的充电模式。
4.一种储能变流器的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
当电池处于充电过程时，获取电池的当前容量，并根据电池的当前容量得出电池的充电模式，进而向储能变流器发送相应的控制指令，使得储能变流器根据相应的控制指令控制电池的充电模式；
当电池处于放电过程时，向储能变流器发送放电控制指令，进而使得储能变流器根据放电控制指令控制电池的放电功率，为电网或负载供电。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于：还包括：
当电网出现故障时，向储能变流器发送离网指令，进而将负载的供电方式切换为电池供电。
6.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于：充电模式包括预充模式、恒压均充模式、恒流均充模式和恒流浮充模式。
7.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于：还包括：
当接入电网时，检测电网的电压频率并将其发送给储能变流器，进而使得储能变流器根据电网的电压频率调整储能变流器中的电压频率，并当储能变流器的电压频率与电网的电压频率一致时，实现储能变流器接入电网。
8.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述程序时实现如权利要求4-7中任一项所述的储能变流器的控制方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求4-7中任一项所述的储能变流器的控制方法的步骤。
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CN112622677A (zh) * 2020-11-16 2021-04-09 蚌埠睿德新能源科技有限公司 一种充电器及其充电方法
CN112787343A (zh) * 2021-01-27 2021-05-11 广州智光电气技术有限公司 并联储能变流器并网转离网的控制方法及装置
CN113708403A (zh) * 2021-08-17 2021-11-26 苏州罗约科技有限公司 一种变流器并网控制方法、系统、服务器及存储介质

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