CN111245074A - 一种储能逆变器充放电控制电路及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种储能逆变器用充放电控制电路及其控制方法，该控制电路包括双向非隔DC‑DC变换器A、控制电路、双向非隔离DC‑DC变换器B、双向非隔离DC‑DC变换器C和控制器。该控制电路同时具备隔离、非隔离、宽范围变换等多种工作方式，能适合各种不同工况下的储能逆变器储能充放电应用的需求，通过一个电路架构即可以实现多种电能功能，具备很好的适应性和实用性，配合该控制电路的控制方法可以满足不同类型的储能逆变器充放电电路应用需求，具有非常好的应用前景和极高的工程价值。
Description
技术领域
本发明属于电子技术领域，具体涉及一种储能逆变器用充放电控制电路及控制方法。
背景技术
储能逆变器作为一种储能系统应用的电能变换装置，可以实现对各种电能的变换与控制管理功能，其中储能充放电电路作为核心的主变换电路，对整个储能逆变器的功能实现及高效运行等都具有重要的作用，特别是在太阳能光伏、风力发电等场合的新能源储能应用工程中。充放电控制电路需要具备双向电能变换，能对储能电池的充电和放电进行统一的控制管理。针对不同储能逆变器的应用场合需要采用不同的电路方式，比如有些场合需要高的电压变换比，有些场合需要充放电电路具备隔离功能等。现有的电路采用单一变换电路架构难以满足各种不同的应用场合需求，造成针对不同的应用场合需要重新配置设计电路，存在灵活性差、适应性低等缺点。
发明内容
本发明的目的在于弥补现有技术的不足，提供一种储能逆变器用充放电控制电路及控制方法。本发明的充放电电路采用模块化电路，可以根据不同的储能充放电要求进行灵活地调整电路组成形式，实现最佳的电路匹配。该电路的控制方法，可实现对发明电路的高效控制。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种储能逆变器用充放电控制电路，包括双向非隔离DC-DC变换器A、控制电路、双向非隔离DC-DC变换器B、双向非隔离DC-DC变换器C和控制器；
其中，双向非隔离DC-DC变换器A分别与储能逆变器主控电路的逆变直流母线和控制电路的控制端b1相连接；控制电路包括切换开关S1和S2组成，其中切换开关S1和S2的公共端a1与a2相连接，切换开关S1的控制端b1和c1分别与双向非隔离DC-DC变换器A和储能逆变器主控电路的逆变直流母线相连接；
切换开关S2的控制端b2、c2和d2分别与双向非隔离DC-DC变换器B、储能电池端直流母线、双向隔离DC-DC变换器C控制电路相连接；双向非隔离DC-DC变换器B分别与控制电路的b2端和储能电池端直流母线相连接；双向隔离DC-DC变换器C分别与控制电路的d2端和储能电池端直流母线相连接；控制器与储能逆变器主控电路通过SPI进行通信连接，对控制电路进行控制操作。
所述的双向非隔离DC-DC变换器A、双向非隔离DC-DC变换器B、双向非隔离DC-DC变换器C可以通过控制电路的控制，实现不同的组合运行方式，具体为：（1）当控制电路的切换开关S1的a1端和b1端闭合接通、切换开关S2的a2和b2接通时，双向非隔离DC-DC变换器A和双向非隔离DC-DC变换器B组合运行，组成新的级联式双向非隔离变换器电路，提高充放电的电压变换和匹配能力；（2）当控制电路的切换开关S1的a1端和b1端闭合接通、切换开关S2的a2和c2接通时，等效双向非隔离DC-DC变换器A单独工作，适合电压变换范围小且无需隔离应用的充放电场合；（3）当控制电路的切换开关S1的a1端和b1端闭合接通、切换开关S2的a2和d2接通时，等效双向非隔离DC-DC变换器A和双向隔离DC-DC变换器C相级联工作，适合需要高电压变换和隔离应用的充放电场合；（4）当控制电路的切换开关S1的a1端和c1端闭合接通、切换开关S2的a2和b2接通时，等效双向非隔离DC-DC变换器B单独工作，改模式下可以形成与双向非隔离DC-DC变换器A交替分时工作，提高充放电电路的工作可靠性和延长使用期限，同样适合电压变换范围小且无需隔离应用的充放电场合；（5）当控制电路的切换开关S1的a1端和c1端闭合接通、切换开关S2的a2和c2接通时，储能逆变器主控电路的逆变直流母线和储能电池端直流母线相连接，适合储能电池电量充足大于设定的SOCset值的放电应用场合，此时无须经过变换器电路，实现高效率的直接放电；（6）当控制电路的切换开关S1的a1端和c1端闭合接通、切换开关S2的a2和d2接通时，等效单独双向隔离DC-DC变换器C单独工作，适合电压变换范围小且需隔离应用的充放电场合。
本发明还公开了一种储能逆变器用充放电控制电路的控制方法，具体步骤如下：
步骤1：读取控制器设定工作方式和设定值，解析工作方式为特定工作方式还是自动工作方式；
步骤2：如果工作方式为制定电路工作方式，则控制电路按照设定的工作方式进行切换控制工作，直接到步骤4；如果为自动方式，则按照设定值进行控制电路的控制；
步骤3：按照读取设定值进行控制电路的控制操作，读取储能电池母线电压值UDC_BAT和储能逆变器主控电路逆变直流母线电压值UDC_INV；并判断工作模式和充电方式后按预设工作模式进行控制操作；
步骤4：按照步骤2和步骤3的对应方式进行控制电路的控制操作。
有益效果：本发明提供了一种储能逆变器用充放电控制电路及其控制方法，该控制电路同时具备隔离、非隔离、宽范围变换等多种工作方式，能适合各种不同工况下的储能逆变器储能充放电应用的需求，通过一个电路架构即可以实现多种电能功能，具备很好的适应性和实用性，配合该控制电路的控制方法可以满足不同类型的储能逆变器充放电电路应用需求，具有非常好的应用前景和极高的工程价值。
附图说明
图1是本发明所述控制电路的电路组成原理框图；
图2是本发明实施例1所述控制方式下等效电路组成图；
图3是本发明实施例2所述控制方式下等效电路组成图；
图4是本发明实施例3所述控制方式下等效电路组成图；
图5是本发明实施例4所述控制方式下等效电路组成图；
图6是本发明实施例5所述控制方式下等效电路组成图；
图7是本发明实施例6所述控制方式下等效电路组成图；
图8是本发明所述控制电路的控制方法流程图。
图中：1、双向非隔离DC-DC变换器A；2、控制电路；3、双向非隔离DC-DC变换器B；4、双向非隔离DC-DC变换器C；5、控制器；6、储能逆变器主控电路；7、储能电池。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，但实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
一种储能逆变器用充放电控制电路，如图1所示，包括双向非隔离DC-DC变换器A1、控制电路 2、双向非隔离DC-DC变换器B 3、双向非隔离DC-DC变换器C 4和控制器 5组成。其中，双向非隔离DC-DC变换器A 1分别与储能逆变器主控电路6的逆变直流母线和控制电路2的控制端b1相连接；控制电路2包括切换开关S1和S2组成，其中切换开关S1和S2的公共端a1与a2相连接，切换开关S1的控制端b1和c1分别与双向非隔离DC-DC变换器A 1和储能逆变器主控电路6的逆变直流母线相连接；切换开关S2的控制端b2、c2和d2分别与双向非隔离DC-DC变换器B 3、储能电池7端直流母线、双向隔离DC-DC变换器C 4控制电路相连接；双向非隔离DC-DC变换器B 3分别与控制电路2的b2端和储能电池7端直流母线相连接；双向隔离DC-DC变换器C 4分别与控制电路2的d2端和储能电池7端直流母线相连接；控制器2与储能逆变器主控电路6通过SPI进行通信连接，对控制电路进行控制操作。
图2-7是本发明所述控制电路于不同控制方式下等效电路组成图，所述的双向非隔离DC-DC变换器A 1、双向非隔离DC-DC变换器B 3、双向非隔离DC-DC变换器C 4可以通过控制电路2的控制，实现不同的组合运行方式，具体如以下实施例所示。
实施例1
如图2所示，当控制电路2的切换开关S1的a1端和b1端闭合接通、切换开关S2的a2和b2接通时，双向非隔离DC-DC变换器A 1和双向非隔离DC-DC变换器B 2组合运行，组成新的级联式双向非隔离变换器电路，提高充放电的电压变换和匹配能力。
实施例2
如图3所示，当控制电路2的切换开关S1的a1端和b1端闭合接通、切换开关S2的a2和c2接通时，等效双向非隔离DC-DC变换器A 1单独工作，适合电压变换范围小且无需隔离应用的充放电场合。
实施例3
如图4所示，当控制电路2的切换开关S1的a1端和b1端闭合接通、切换开关S2的a2和d2接通时，等效双向非隔离DC-DC变换器A 1和双向隔离DC-DC变换器C 3相级联工作，适合需要高电压变换和隔离应用的充放电场合。
实施例4
如图5所示，当控制电路2的切换开关S1的a1端和c1端闭合接通、切换开关S2的a2和b2接通时，等效双向非隔离DC-DC变换器B 2单独工作，该模式下可以形成与双向非隔离DC-DC变换器A 1交替分时工作，提高充放电电路的工作可靠性和延长使用期限，同样适合电压变换范围小且无需隔离应用的充放电场合。
实施例5
如图6所示，当控制电路的切换开关S1的a1端和c1端闭合接通、切换开关S2的a2和c2接通时，储能逆变器主控电路的逆变直流母线和储能电池端直流母线相连接，适合储能电池电量充足大于设定的SOCset值的放电应用场合，此时无须经过变换器电路，实现高效率的直接放电。
实施例6
如图7所示，当控制电路的切换开关S1的a1端和c1端闭合接通、切换开关S2的a2和d2接通时，等效单独双向隔离DC-DC变换器C单独工作，适合电压变换范围小且需隔离应用的充放电场合。
图8是本发明所述控制电路的控制方法流程图，具体步骤如下：
步骤1：读取控制器设定工作方式和设定值，解析工作方式为特定工作方式还是自动工作方式；
步骤2：如果工作方式为制定电路工作方式，则控制电路按照设定的工作方式进行切换控制工作，直接到步骤4；如果为自动方式，则按照设定值进行控制电路的控制；
步骤3：按照读取设定值进行控制电路的控制操作，读取储能电池母线电压值U DC_BAT和储能逆变器主控电路逆变直流母线电压值U DC_INV；并判断工作模式和充电方式后按下表1进行控制操作。
表1
步骤4：按照步骤2和步骤3的对应方式进行控制电路的控制操作。
以上内容是结合具体的优选技术方案对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种储能逆变器用充放电控制电路，其特征在于：包括双向非隔离DC-DC变换器A、控制电路、双向非隔离DC-DC变换器B、双向非隔离DC-DC变换器C和控制器；
其中，双向非隔离DC-DC变换器A分别与储能逆变器主控电路的逆变直流母线和控制电路的控制端b1相连接；控制电路包括切换开关S1和S2组成，其中切换开关S1和S2的公共端a1与a2相连接，切换开关S1的控制端b1和c1分别与双向非隔离DC-DC变换器A和储能逆变器主控电路的逆变直流母线相连接；
切换开关S2的控制端b2、c2和d2分别与双向非隔离DC-DC变换器B、储能电池端直流母线、双向隔离DC-DC变换器C控制电路相连接；双向非隔离DC-DC变换器B分别与控制电路的b2端和储能电池端直流母线相连接；双向隔离DC-DC变换器C分别与控制电路的d2端和储能电池端直流母线相连接；控制器与储能逆变器主控电路通过SPI进行通信连接，对控制电路进行控制操作。
2.根据权利要求1所述的一种储能逆变器用充放电控制电路，其特征在于：当控制电路的切换开关S1的a1端和b1端闭合接通、切换开关S2的a2和b2接通时，双向非隔离DC-DC变换器A和双向非隔离DC-DC变换器B组合运行。
3.根据权利要求1所述的一种储能逆变器用充放电控制电路，其特征在于：当控制电路的切换开关S1的a1端和b1端闭合接通、切换开关S2的a2和c2接通时，等效双向非隔离DC-DC变换器A单独工作。
4.根据权利要求1所述的一种储能逆变器用充放电控制电路，其特征在于：当控制电路的切换开关S1的a1端和b1端闭合接通、切换开关S2的a2和d2接通时，等效双向非隔离DC-DC变换器A和双向隔离DC-DC变换器C相级联工作。
5.根据权利要求1所述的一种储能逆变器用充放电控制电路，其特征在于：当控制电路的切换开关S1的a1端和c1端闭合接通、切换开关S2的a2和b2接通时，等效双向非隔离DC-DC变换器B单独工作，该模式下可以形成与双向非隔离DC-DC变换器A交替分时工作。
6.根据权利要求1所述的一种储能逆变器用充放电控制电路，其特征在于：当控制电路的切换开关S1的a1端和c1端闭合接通、切换开关S2的a2和c2接通时，储能逆变器主控电路的逆变直流母线和储能电池端直流母线相连接。
7.根据权利要求1所述的一种储能逆变器用充放电控制电路，其特征在于：当控制电路的切换开关S1的a1端和c1端闭合接通、切换开关S2的a2和d2接通时，等效单独双向隔离DC-DC变换器C单独工作，适合电压变换范围小且需隔离应用的充放电场合。
8.权利要求1-7任一项所述的一种储能逆变器用充放电控制电路的控制方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤1：读取控制器设定工作方式和设定值，解析工作方式为特定工作方式还是自动工作方式；
步骤2：如果工作方式为制定电路工作方式，则控制电路按照设定的工作方式进行切换控制工作，直接到步骤4；如果为自动方式，则按照设定值进行控制电路的控制；
步骤3：按照读取设定值进行控制电路的控制操作，读取储能电池母线电压值UDC_BAT和储能逆变器主控电路逆变直流母线电压值UDC_INV；并判断工作模式和充电方式后按预设工作模式进行控制操作；
步骤4：按照步骤2和步骤3的对应方式进行控制电路的控制操作。
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