CN110518690A - 移动式储能系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动式储能系统及控制方法，旨在解决移动式储能系统的启动电源及启动控制问题，解决现有技术采用UPS电源作为移动式储能系统启动电源可靠性低、续航能力低的问题。移动式储能系统包括：自释放按钮S1、直流接触器KM1、直流接触器KA1、交流接触器KM2、AC/DC开关电源、DC/DC开关电源、二极管D1、二极管D2、电池、BMS管理系统、PCS储能变流器、DSP控制器；本发明通过按钮、接触器，配合软件算法从而替代传统的UPS不间断电源，在提高空间利用率的情况下同时可有效降低移动式储能系统的集成成本；针对并网和离网两种模式进行启动控制，可有效保障移动式储能系统各种情况下的启动控制及冗余供电，提高系统的可靠性。

Description

移动式储能系统及控制方法

技术领域

本发明涉及一种移动式储能系统及控制方法，属于储能设备技术领域。

背景技术

随着现代社会的快速发展，社会对电力能源的依赖性也日益增强，移动式储能系统也应运而生。作为城市电网应急供电设备的主要力量之一，移动式储能系统相比于传统的柴油发电机，具有机动灵活、技术成熟、启动迅速、节能减排等诸多优点，在政治保电、城市电网应急、对抗重大自然灾害以及临时用电等中小型用电场所中发挥着日趋显著的作用。随着我们节能减排战略的实施，新能源发电技术的进步，移动式储能系统正得到越来越广泛的应用。目前储能产业已被列入国家战略高度，通过有力的产业政策和持续投入，不断地进行行业创新和研发，移动式储能系统将在城市保供电和紧急后备电源中有着广阔的市场。现有技术中，通常会采用UPS不间断电源作为启动电源，但UPS不间断电源容量有限，用以支撑移动式储能系统启动的时间也有限，系统很有可能因为UPS容量不足导致启动失败；而单靠增加UPS容量来提升续航时间及可靠性，不仅占用更多的空间，也会提高整个系统的集成成本。因此，移动式储能系统亟需一种采用非UPS电源，高可靠性且能有效降低系统成本的启动电源及启动控制方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种移动式储能系统及控制方法，旨在解决移动式储能系统的启动电源及启动控制问题，解决现有技术采用UPS电源作为移动式储能系统启动电源可靠性低、续航能力低的问题。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

一种移动式储能系统，包括：自释放按钮S1、直流接触器KM1、直流接触器KA1、交流接触器KM2、AC/DC开关电源、DC/DC开关电源、二极管D1、二极管D2、电池、BMS管理系统、PCS储能变流器、DSP控制器；所述电池通过直流接触器KM1的触点与PCS储能变流器直流侧相连，PCS储能变流器交流侧通过交流接触器KM2的触点与交流电网相连；电池的正极经直流接触器KA1的触点后与DC/DC开关电源输入侧正极相连，电池的负极与DC/DC开关电源输入侧负极相连，所述自释放按钮S1两端与直流接触器KA1触点两端并联，DC/DC开关电源输出侧正极接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极、DC/DC开关电源输出侧的负极输出直流24V电源，为BMS管理系统、DSP控制器供电；二极管D2的阳极与AC/DC开关电源DC侧的正极相连，二极管D2的阴极与二极管D1的阴极相连，AC/DC开关电源DC侧的负极与DC/DC开关电源输出侧的负极相连，AC/DC开关电源AC侧与交流电网相连；所述电池的采样信号输送至BMS电池管理系统，BMS电池管理系统控制直流接触器KM1、直流接触器KA1工作，所述BMS电池管理系统与DSP控制器之间采用CAN通讯进行数据交换，DSP控制器与PCS储能变流器相连控制PCS储能变流器工作。

本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现：

前述移动式储能系统，其中BMS电池管理系统的型号为：ESBCM-8133；PCS储能变流器的型号为：PCS100KT。

前述移动式储能系统，其中DC/DC开关电源的型号为：HSC-D250DC-24R；AC/DC开关电源的型号为：HSC-D250AC-24R。

前述移动式储能系统，其中DSP控制器的型号为：TMS320F28335。

前述移动式储能系统的控制方法，并网工作模式为：

步骤1：并网工作模式时，交流电网的AC0.4kV母线带电，AC/DC开关电源从AC0.4kV母线取电并稳压输出直流电压，驱动BMS管理系统和DSP控制器工作；

步骤2：BMS管理系统开始工作后，通过电池采样过来的信号判断是否通过自检条件(自检条件包括电池单体电压、单体温度、压差、温差、总压、PCS通讯状态信息)，通过自检则同时闭合直流接触器KM1、直流接触器KA1；

步骤3：直流接触器KA1闭合后，通过DC/DC开关电源稳压输出直流电压，对BMS管理系统和DSP控制器供电，起到冗余供电作用，提高可靠性；

步骤4：直流接触器KM1闭合后，DSP控制器与BMS管理系统通讯交换数据，DSP控制器检测当前PCS储能变流器的输入输出状态，如果符合启动条件则控制PCS储能变流器进入开机流程，闭合交流接触器KM2转入热备用状态，并根据充/放电功率指令进行相应的充/放电控制；

离网工作模式为：

步骤1：离网工作模式下，长按自释放按钮S1，DC/DC开关电源得电并立即稳压输出直流电压，驱动BMS管理系统和DSP控制器工作；

步骤2：BMS管理系统开始工作后，通过电池采样信号判断是否通过自检条件，通过自检则同时闭合直流接触器KM1、直流接触器KA1，直流接触器KA1闭合后，DC/DC开关电源输入侧电源通过直流接触器KA1触点闭合接通，可释放自释放按钮S1；

步骤3：直流接触器KM1闭合后，DSP控制器与BMS管理系统通讯交换数据，DSP控制器检测当前PCS储能变流器输入输出状态，如果符合启动条件则控制PCS储能变流器进入开机流程，闭合交流接触器KM2，同时开始恒压恒频工作，对外提供稳定的400V交流电源；

步骤4：交流电网的AC0.4kV母线带电，AC/DC开关电源从AC0.4kV母线取电并稳压输出直流电压，对BMS管理系统和DSP控制器供电，起到冗余供电作用，提高可靠性。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明中，无需传统的UPS不间断电源，移动式储能系统的启动控制将不受UPS续航能力的局限性所影响；

2)本发明中，通过按钮、接触器，配合软件算法从而替代传统的UPS不间断电源，在提高空间利用率的情况下同时可有效降低移动式储能系统的集成成本；

3)本发明中，针对并网和离网两种模式进行启动控制，可有效保障移动式储能系统各种情况下的启动控制及冗余供电，提高系统的可靠性。

附图说明

图1本发明移动式储能系统供电回路电路结构图；

图2本发明移动式储能系统并网启动流程图；

图3本发明移动式储能系统离网启动流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，移动式储能系统，包括：自释放按钮S1、直流接触器KM1、直流接触器KA1、交流接触器KM2、AC/DC开关电源、DC/DC开关电源、二极管D1、二极管D2、电池、BMS管理系统、PCS储能变流器、DSP控制器；BMS(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM)，称之谓电池管理系统。PCS储能变流器(Power Conversion System——PCS)可控制蓄电池的充电和放电过程，进行交直流的变换，在无电网情况下可以直接为交流负荷供电。PCS由DC/AC双向变流器、控制单元等构成。PCS控制器通过通讯接收后台控制指令，根据功率指令的符号及大小控制变流器对电池进行充电或放电，实现对电网有功功率及无功功率的调节。PCS控制器通过CAN接口与BMS通讯，获取电池组状态信息，可实现对电池的保护性充放电，确保电池运行安全。

所述电池通过直流接触器KM1的触点与PCS储能变流器直流侧相连，PCS储能变流器交流侧通过交流接触器KM2的触点与交流电网相连；电池的正极经直流接触器KA1的触点后与DC/DC开关电源输入侧正极相连，电池的负极与DC/DC开关电源输入侧负极相连，所述自释放按钮S1两端与直流接触器KA1触点两端并联，DC/DC开关电源输出侧正极接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极、DC/DC开关电源输出侧的负极输出直流24V电源，为BMS管理系统、DSP控制器供电；二极管D2的阳极与AC/DC开关电源DC侧的正极相连，二极管D2的阴极与二极管D1的阴极相连，AC/DC开关电源DC侧的负极与DC/DC开关电源输出侧的负极相连，AC/DC开关电源AC侧与交流电网相连；所述电池的采样信号输送至BMS电池管理系统，BMS电池管理系统控制直流接触器KM1、直流接触器KA1工作，所述BMS电池管理系统与DSP控制器之间采用CAN通讯进行数据交换，DSP控制器与PCS储能变流器相连控制PCS储能变流器工作。

前述移动式储能系统，其中BMS电池管理系统的型号为：ESBCM-8133；PCS储能变流器的型号为：PCS100KT。其中DC/DC开关电源的型号为：HSC-D250DC-24R；AC/DC开关电源的型号为：HSC-D250AC-24R。其中DSP控制器的型号为：TMS320F28335。

所述DC/DC开关电源输入电压范围200VDC-1000VDC，所述AC/DC开关电源输入电压为三相400V交流电压，两种开关电源输出均为24VDC，并网启动时AC/DC开关电源作为启动电源，离网启动时DC/DC作为启动电源，系统正常运行工作时则互为备用。

图2、图3分别描述了本发明移动式储能系统在并网、离网两种模式下的启动控制流程。

图2详细地给出了并网模式下本发明移动式储能系统启动运行逻辑。

步骤1-1：并网模式下，首先判断交流母线是否正常，如正常则AC/DC开关电源将正常工作并稳压输出24VDC直流电压；

步骤1-2：BMS管理系统、DSP控制器得电并正常工作；

步骤1-3：BMS管理系统自检，检测内容主要有电池单体电压、单体温度、压差、温差、总压、PCS通讯状态等信息；

步骤1-4：BMS管理系统通过自检，判断电池状态正常则进入步骤1-5，电池状态异常立即切断接触器KM1同时发出报警信号，延时10s切断接触器KA1；

步骤1-5：BMS管理系统控制接触器KM1、KA1吸合；

步骤1-6：DC/DC开关电源得电工作并稳压输出24VDC直流电压，进行BMS管理系统、DSP控制器的冗余供电；

步骤1-7：DSP控制器判断当前PCS输入、输出状态以及内部状态，如正常则进入步骤1-8，如不正常则立即切断接触器KM2同时发出报警信号；

步骤1-8：DSP控制器控制PCS进入开机流程并转入热备用状态；

步骤1-9：DSP控制器接受充/放电指令进行相应的并网充/放电控制。

图3详细地给出了离网模式下本发明移动式储能系统启动运行逻辑。

步骤2-1：离网模式下，首先长按并保持自释放按钮S1按下状态；

步骤2-2：BMS管理系统、DSP控制器得电并正常工作；

步骤2-3：BMS管理系统自检，检测内容主要有电池单体电压、单体温度、压差、温差、总压、PCS通讯状态等信息；

步骤2-4：BMS管理系统通过自检，判断电池状态正常则进入步骤2-5，电池状态异常则立即切断接触器KM1、KA1并发出报警信号；

步骤2-5：BMS管理系统控制接触器KM1、KA1吸合；

步骤2-6：DC/DC开关电源得电工作并稳压输出24VDC直流电压，BMS管理系统、DSP控制器电源回路导通；此时可松开自释放按钮S1；

步骤2-7：DSP控制器判断当前PCS输入、输出状态以及内部状态，如正常则进入步骤2-8，如不正常立即切断接触器KM2并发出报警信号；

步骤2-8：DSP控制器控制PCS进入开机流程并转入恒压恒频控制状态；

步骤2-9：判断交流母线电压是否正常，正常则转入步骤2-10，不正常则DSP控制器控制PCS保护停机并发出报警信号；

步骤2-10：风机等交流供电器件正常工作，AC/DC开关电源得电正常工作并稳压输出24VDC直流电压，进行BMS管理系统、DSP控制器的冗余供电。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种移动式储能系统，其特征在于，包括：自释放按钮S1、直流接触器KM1、直流接触器KA1、交流接触器KM2、AC/DC开关电源、DC/DC开关电源、二极管D1、二极管D2、电池、BMS管理系统、PCS储能变流器、DSP控制器；所述电池通过直流接触器KM1的触点与PCS储能变流器直流侧相连，PCS储能变流器交流侧通过交流接触器KM2的触点与交流电网相连；电池的正极经直流接触器KA1的触点后与DC/DC开关电源输入侧正极相连，电池的负极与DC/DC开关电源输入侧负极相连，所述自释放按钮S1两端与直流接触器KA1触点两端并联，DC/DC开关电源输出侧正极接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极、DC/DC开关电源输出侧的负极输出直流24V电源，为BMS管理系统、DSP控制器供电；二极管D2的阳极与AC/DC开关电源DC侧的正极相连，二极管D2的阴极与二极管D1的阴极相连，AC/DC开关电源DC侧的负极与DC/DC开关电源输出侧的负极相连，AC/DC开关电源AC侧与交流电网相连；所述电池的采样信号输送至BMS电池管理系统，BMS电池管理系统控制直流接触器KM1、直流接触器KA1工作，所述BMS电池管理系统与DSP控制器之间采用CAN通讯进行数据交换，DSP控制器与PCS储能变流器相连控制PCS储能变流器工作。

2.如权利要求1所述的移动式储能系统，其特征在于，BMS电池管理系统的型号为：ESBCM-8133；PCS储能变流器的型号为：PCS100KT。

3.如权利要求1所述的移动式储能系统，其特征在于，DC/DC开关电源的型号为：HSC-D250DC-24R；AC/DC开关电源的型号为：HSC-D250AC-24R。

4.如权利要求1所述的移动式储能系统，其特征在于，DSP控制器的型号为：TMS320F28335。

5.一种如权利要求1所述的移动式储能系统的控制方法，其特征在于，并网工作模式为：

步骤1：并网工作模式时，交流电网的AC0.4kV母线带电，AC/DC开关电源从AC0.4kV母线取电并稳压输出直流电压，驱动BMS管理系统和DSP控制器工作；

步骤2：BMS管理系统开始工作后，通过电池采样过来的信号判断是否通过自检条件(自检条件包括电池单体电压、单体温度、压差、温差、总压、PCS通讯状态信息)，通过自检则同时闭合直流接触器KM1、直流接触器KA1；

步骤3：直流接触器KA1闭合后，通过DC/DC开关电源稳压输出直流电压，对BMS管理系统和DSP控制器供电，起到冗余供电作用，提高可靠性；

步骤4：直流接触器KM1闭合后，DSP控制器与BMS管理系统通讯交换数据，DSP控制器检测当前PCS储能变流器的输入输出状态，如果符合启动条件则控制PCS储能变流器进入开机流程，闭合交流接触器KM2转入热备用状态，并根据充/放电功率指令进行相应的充/放电控制；

离网工作模式为：

步骤1：离网工作模式下，长按自释放按钮S1，DC/DC开关电源得电并立即稳压输出直流电压，驱动BMS管理系统和DSP控制器工作；

步骤2：BMS管理系统开始工作后，通过电池采样信号判断是否通过自检条件，通过自检则同时闭合直流接触器KM1、直流接触器KA1，直流接触器KA1闭合后，DC/DC开关电源输入侧电源通过直流接触器KA1触点闭合接通，可释放自释放按钮S1；

步骤3：直流接触器KM1闭合后，DSP控制器与BMS管理系统通讯交换数据，DSP控制器检测当前PCS储能变流器输入输出状态，如果符合启动条件则控制PCS储能变流器进入开机流程，闭合交流接触器KM2，同时开始恒压恒频工作，对外提供稳定的400V交流电源；

步骤4：交流电网的AC0.4kV母线带电，AC/DC开关电源从AC0.4kV母线取电并稳压输出直流电压，对BMS管理系统和DSP控制器供电，起到冗余供电作用，提高可靠性。