CN115589026B - 一种电源系统及储能变流器的并离网切换方法 - Google Patents

一种电源系统及储能变流器的并离网切换方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115589026B
CN115589026B CN202211363163.7A CN202211363163A CN115589026B CN 115589026 B CN115589026 B CN 115589026B CN 202211363163 A CN202211363163 A CN 202211363163A CN 115589026 B CN115589026 B CN 115589026B
Authority
CN
China
Prior art keywords
grid
energy storage
frequency
storage converter
output voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202211363163.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115589026A (zh
Inventor
胡俊峰
王仕城
徐正国
王启行
范科
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Suoying Electric Technology Co ltd
Original Assignee
Beijing Suoying Electric Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Suoying Electric Technology Co ltd filed Critical Beijing Suoying Electric Technology Co ltd
Priority to CN202211363163.7A priority Critical patent/CN115589026B/zh
Publication of CN115589026A publication Critical patent/CN115589026A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115589026B publication Critical patent/CN115589026B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/388—Islanding, i.e. disconnection of local power supply from the network
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/24—Arrangements for preventing or reducing oscillations of power in networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381—Dispersed generators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H02J9/068—Electronic means for switching from one power supply to another power supply, e.g. to avoid parallel connection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J2203/20—Simulating, e g planning, reliability check, modelling or computer assisted design [CAD]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/22—The renewable source being solar energy
    • H02J2300/24—The renewable source being solar energy of photovoltaic origin

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

本申请公开了一种电源系统及储能变流器的并离网切换方法；电源系统包括：储能变流器和并网开关；储能变流器，用于从并网切换至离网时控制并网开关断开；根据电网电压频率设置储能变流器的输出电压频率；根据第一预设频率步长，逐渐调整储能变流器的输出电压频率，直至输出电压频率与负载的额定频率一致；储能变流器，还用于从离网切换至并网时根据第二预设频率步长逐渐调整储能变流器的输出电压频率，以及根据预设相位步长逐渐调整储能变流器的输出电压相位，直至输出电压频率和输出电压相位分别与电网电压频率和电网电压相位一致时，控制并网开关闭合。并离网切换过程不会出现频率或相位的突变，切换更平滑，对负载和电网冲击减小。

Description

一种电源系统及储能变流器的并离网切换方法
技术领域
本申请涉及新能源技术领域，具体涉及一种电源系统及储能变流器的并离网切换方法。
背景技术
近年来，光伏、风电等分布式能源得到快速发展。分布式能源具有间歇性、随机性等特点，因此分布式能源系统需要配备一定比例的储能元件，分布式能源提供的发电量较多时，可以向储能元件充电；在分布式能源提供的发电量较少时，储能元件放电，与分布式能源一同向负载供电。在分布式能源系统中，储能变流器可以控制储能元件的充电和放电过程，并进行交直流的变换。
储能变流器存在并网运行和离网运行两种工作模式。现有技术对于储能变流器的并网和离网切换(简称并离网切换)时，控制算法常常采用硬切换的方式实现，硬切换对电网和负载有一定的冲击，影响电力系统的稳定性。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种电源系统及储能变流器的并离网切换方法，能够实现并离网平滑切换，减少对电网和负载的冲击。
为解决上述问题，本申请提供的技术方案如下：
本申请提供一种电源系统，包括：储能变流器和并网开关；
储能变流器的输入端用于连接直流源；储能变流器的输出端用于连接负载，且储能变流器的输出端通过并网开关连接电网；
储能变流器，用于从并网切换至离网时控制并网开关断开；根据电网电压频率设置储能变流器的输出电压频率；根据第一预设频率步长，逐渐调整储能变流器的输出电压频率，直至输出电压频率与负载的额定频率一致；
储能变流器，还用于从离网切换至并网时根据第二预设频率步长逐渐调整储能变流器的输出电压频率，以及根据预设相位步长逐渐调整储能变流器的输出电压相位，直至输出电压频率和输出电压相位分别与电网电压频率和电网电压相位一致时，控制并网开关闭合。
优选地，储能变流器，还用于从并网切换至离网时，当输出电压频率与额定频率的差值在第一预设频率范围内时，控制输出电压频率等于额定频率。
优选地，储能变流器，还用于从离网切换至并网时；当输出电压频率与电网电压频率的差值在第二预设频率范围内时，控制输出电压频率等于电网电压频率；当输出电压相位与电网电压相位的差值在预设相位范围内时，控制输出电压相位等于电网电压相位。
优选地，储能变流器，还用于在控制并网开关闭合后，控制储能变流器的输出功率从负载功率开始按照预设功率步长逐渐降低。
可选地，储能变流器，具体用于检测到电网电压的幅值、频率和相位均超过对应的预设值时，判定电网发生孤岛，开始从并网切换至离网。
优选地，并网开关包括：第一机械开关、第二机械开关、第一电子开关和第二电子开关；
第一机械开关的第一端连接储能变流器的输出端；
第一机械开关的第二端通过串联的第一电子开关和第二机械开关连接电网；
第二电子开关反向并联在第一电子开关两端；
储能变流器，具体用于从并网切换至离网时，控制第一机械开关、第二机械开关、第一电子开关和第二电子开关均断开；
储能变流器，具体用于从离网切换至并网时，控制第一机械开关和第二机械开关闭合，待输出电压频率和输出电压相位与电网电压频率和电网电压相位一致时，控制第一电子开关和第二电子开关闭合。
优选地，并网开关还包括：第三机械开关、吸收电路和接地电阻；
第三机械开关连接在储能变流器和电网之间；
第一机械开关的第二端通过接地电阻接地；
吸收电路并联在第一电子开关的两端。
本申请还提供一种储能变流器的并离网切换方法，包括：
从并网切换至离网时，控制并网开关断开；根据电网电压频率设置储能变流器的输出电压频率；根据第一预设频率步长，逐渐调整储能变流器的输出电压频率，直至输出电压频率与负载的额定频率一致；
从离网切换至并网时，根据第二预设频率步长逐渐调整储能变流器的输出电压功率，以及根据预设相位步长，逐渐调整储能变流器的输出电压相位，直至输出电压频率和输出电压相位分别与电网电压频率和电网电压相位一致时，控制并网开关闭合。
优选地，储能变流器的并离网切换方法还包括：
从并网切换至离网时，当输出电压频率与额定频率的差值在第一预设频率范围内时，控制输出电压频率等于额定频率。
优选地，储能变流器的并离网切换方法还包括：
从离网切换至并网时；当输出电压频率与电网电压频率的差值在第二预设频率范围内时，控制输出电压频率等于电网电压频率；当输出电压相位与电网电压相位的差值在预设相位范围内时，控制输出电压相位等于电网电压相位。
优选地，控制并网开关闭合之后，还包括：
控制储能变流器的输出功率从负载功率开始按照预设功率步长逐渐降低。
优选地，并网开关包括：第一机械开关、第二机械开关、第一电子开关和第二电子开关；
第一机械开关的第一端连接储能变流器的输出端；第一机械开关的第二端通过串联的第一电子开关和第二机械开关连接电网；第二电子开关反向并联在第一电子开关两端；
控制并网开关断开，包括：控制第一机械开关、第二机械开关、第一电子开关和第二电子开关均断开；
控制并网开关闭合，包括：从离网切换至并网时，控制第一机械开关和第二机械开关闭合，待输出电压频率和输出电压相位与电网电压频率和电网电压相位一致时，控制第一电子开关和第二电子开关闭合。
由此可见，本申请具有如下有益效果：
本申请提供的电源系统，储能变流器从并网切换至离网时，储能变流器控制并网开关断开；根据电网频率设置储能变流器的输出电压频率；根据第一预设频率步长逐渐调整储能变流器的输出电压频率，直至输出电压频率与负载的额定频率一致，每次仅调整第一预设频率步长的幅度，不会出现突变，切换更平滑，对负载冲击小。储能变流器从离网切换至并网时，储能变流器还根据第二预设频率步长逐渐调整储能变流器的输出电压频率，以及根据预设相位步长逐渐调整储能变流器的输出电压相位，直至输出电压频率和输出电压相位分别与电网电压频率和电网电压相位一致时，控制并网开关闭合；每次仅调整第二预设频率步长或预设相位步长的幅度，不会出现频率或相位的突变，切换更平滑，对负载和电网冲击减小，电力系统的稳定性得到增强。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种电源系统的示意图；
图2为本申请实施例提供的另一种电源系统的示意图；
图3为本申请实施例提供的一种储能变流器的并离网切换方法的流程图；
图4为本申请实施例提供的一种从并网切换至离网的方法的流程图；
图5为本申请实施例提供的一种从离网切换至并网的方法的流程图。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请实施例作进一步详细的说明。
参见图1，该图为本申请实施例提供的一种电源系统的示意图。
本申请实施例提供的电源系统，包括：储能变流器100和并网开关200。
储能变流器的输入端用于连接直流源；储能变流器的输出端用于连接负载，且储能变流器的输出端通过并网开关连接电网。
其中，本申请不具体限定直流源的类型，例如：直流源可以是电池，也可以是光伏组件。
为了使本领域技术人员更好地理解本申请提供的技术方案，下面简要介绍本申请实施例提供的电源系统的一种工作方式。
以直流源是光伏组件为例，储能变流器100一般是处于并网状态，即并网开关200闭合，当光伏组件发电量充足时，直流源的发电经过储能变流器100变流，向负载供电或反馈能量到电网。当因为天气或故障等原因光伏组件的发电量不足时，可以由电网向负载供电。当因为故障等原因电网停电时，储能变流器100切换至离网状态，即并网开关200断开，使光伏组件与电网分离，光伏组件独立为负载供电。
传统的储能变流器在并离网切换时，常常采用硬切换的方式实现，硬切换过程中电压的幅值、频率和相位易发生突变，对电网或负载有冲击。
为了解决以上的技术问题，本申请实施例提供的电源系统，采用软切换的方式，保证平滑切换，对负载冲击较小，对电网冲击较小，能够提高电力系统的稳定性。
本申请实施例提供的电源系统包括的储能变流器100，用于从并网切换至离网时控制并网开关断开；根据电网电压频率设置储能变流器的输出电压频率；根据第一预设频率步长，逐渐调整储能变流器的输出电压频率，直至输出电压频率与负载的额定频率一致。
储能变流器从并网切换至离网可以是因为电网故障，也可以是因为计划性离网，例如接收到离网指令；储能变流器根据电网频率设置储能变流器的输出电压频率；当计划性离网时，储能变流器的输出电压频率可以设置为离网时的电网电压频率；当电网故障导致离网时，储能变流器的输出电压可以设置为故障前预设周期的电网电压频率，以排除故障影响。
由于电网电压频率存在波动，储能变流器的输出电压频率一般与负载的额定频率不一致，若储能变流器的输出电压频率直接调整为负载的额定频率，则会对负载产生较大冲击；因此，根据第一预设频率步长，逐渐调整储能变流器的输出电压频率，每次仅调整较小的频率幅度，可以保证切换更平滑，对负载的冲击较小。
本实施例中，输出电压频率与负载的额定频率一致，是指输出电压频率与负载的额定频率之间的差值在预设范围内默认两者一致，即两者可以存在一定范围的偏差，该偏差对负载影响较小即可；也就是说，此处及后续过程中的一致，并不严格要求相等，可以相等，也可以两者的差值在预设范围内。
本申请不具体限定第一预设频率步长的取值，本领域技术人员可以根据具体减小对负载冲击的需要，调节第一预设频率步长。
储能变流器100，还用于从离网切换至并网时根据第二预设频率步长逐渐调整储能变流器的输出电压频率，以及根据预设相位步长逐渐调整储能变流器的输出电压相位，直至输出电压频率和输出电压相位分别与电网电压频率和电网电压相位一致时，控制并网开关闭合。
电源系统并入电网时，电网电压频率和电网电压相位与储能变流器的输出电压频率和输出电压相位可能不一致，直接从离网切换至并网会对负载和电网产生冲击；因此，需要先调整输出电压频率和输出电压相位分别与电网电压频率和电网电压相位一致，再闭合并网开关。
调整过程中，仍是直流源为负载供电。为了避免储能变流器的输出电压频率和输出电压相位发生突变，对负载产生冲击；因此，根据第二预设频率步长逐渐调整储能变流器的输出电压频率，根据预设相位步长逐渐调整储能变流器的输出电压相位，每次调整的频率和相位较小，可以保证切换更平滑，对负载冲击小。
本申请实施例提供的电源系统，从并网切换至离网时，储能变流器控制并网开关断开；根据电网频率设置储能变流器的输出电压频率；根据第一预设频率步长逐渐调整储能变流器的输出电压频率，直至输出电压频率与负载的额定频率一致，每次仅调整第一预设频率步长的幅度，不会出现突变，切换更平滑，对负载冲击小；从离网切换至并网时，储能变流器还根据第二预设频率步长逐渐调整储能变流器的输出电压频率，以及根据预设相位步长逐渐调整储能变流器的输出电压相位，直至输出电压频率和输出电压相位分别与电网电压频率和电网电压相位一致时，控制并网开关闭合；每次仅调整第二预设频率步长或预设相位步长的幅度，不会出现频率或相位的突变，切换更平滑，对负载和电网冲击减小，电力系统稳定性得以增强。
在一些实施例中，储能变流器，还可以用于从并网切换至离网时，当输出电压频率与额定频率的差值在第一预设频率范围内时，直接控制输出电压频率等于额定频率。
输出电压频率与额定频率的差值在第一预设频率范围内时，表示输出电压频率和额定频率已经比较接近，此时直接控制输出电压频率等于额定频率，频率变化的幅度也较小，对负载冲击小；且不再继续使用第一预设频率步长慢慢调整，减少控制步骤，提高控制效率，缩短控制周期。
进一步地，储能变流器可以具体用于在逆变电压过零时，启动频率调整，此时频率调整对负载的冲击更小。
同理，储能变流器，还可以用于从离网切换至并网时；当输出电压频率与电网电压频率的差值在第二预设频率范围内时，控制输出电压频率等于电网电压频率；当输出电压相位与电网电压相位的差值在预设相位范围内时，控制输出电压相位等于电网电压相位。同样可以在保证切换较平滑的情况下，减少切换过程的步骤，提高控制效率。
其中，从离网切换至并网时，储能变流器可以具体用于从离网切换至并网时，先调整输出电压频率与电网电压频率一致，再调整输出电压相位与电网电压相位一致。
由于调整输出电压频率时，输出电压相位也会一起变化；因此，先调整输出电压频率与电网电压频率一致，再调整输出电压相位与电网电压相位一致，能够一定程度地减少调整次数，提高效率。
在一些实施例中，储能变流器，还可以用于在控制并网开关闭合后，控制储能变流器的输出功率从负载功率开始按照预设功率步长逐渐降低。
在并网开关闭合后，令储能变流器的输出功率等于负载功率，此时电网是零功率输出，只起到电压支撑的作用；后面按照预设功率步长逐渐减少储能变流器的功率，减少的部分由电网提供，能够使电网功率平滑切换，减少对电网的冲击。
应该理解，储能变流器的输出功率逐渐减少只是一种可能的实现方式，在直流源的发电量较小时适用；直流源发电量过少时，储能变流器的输出功率最低可降低至零，即负载功率全部由电网提供。如果直流源的发电量充足，则无需电网向负载提供功率。
在一些实施例中，储能变流器从并网切换至离网，是因为电网出现故障，导致电网发生孤岛。孤岛，是指电网突然出现例如失压等故障时，光伏发电系统仍保持对负载供电的一种状态。
因此，储能变流器，可以具体用于检测到电网电压的幅值、频率和相位均超过对应的预设值时，判定电网发生孤岛，开始从并网切换至离网。
其中，孤岛检测可以采用主动式和被动式结合的检测方法。主动式检测，是指给系统一个小扰动，检测电网电压的幅值、频率和相位是否超过对应的预设值；被动式检测，是指不增加扰动的情况下检测电网电压的幅值、频率和相位是否超过对应的预设值。
同理，储能变流器，也可以具体用于检测到电网电压恢复时，开始从离网切换至并网。
本申请不具体限定并网开关的具体类型，例如：可以是电子开关，还可以是复合开关。本申请同样不具体限定电源系统的具体拓扑。下面结合附图介绍一种可能的具体实现方式。
参见图2，该图为本申请实施例提供的另一种电源系统的示意图。
本申请实施例提供的电源系统，包括：直流开关K1、直流软起电路(软起开关K11和软起电阻R1组成)、电子保护开关T1、储能变流器100、交流开关K2和并网开关200。
直流开关K1的第一端连接直流源，直流开关K1的第二端通过电子保护开关T1连接储能变流器100，储能变流器100连接交流开关K2的第一端，交流开关K2的第二端连接负载，交流开关K2的第二端还通过并网开关200连接电网。直流软起电路并联在直流开关K1两端。
其中，并网开关200包括：第一机械开关K4、第二机械开关K5、第一电子开关Q1、第二电子开关Q2、吸收电路300、接地电容R2和第三机械开关K3。
第一机械开关K4的第一端连接储能变流器100的输出端；第一机械开关K4的第二端通过串联的第一电子开关Q1和第二机械开关K5连接电网；第二电子开关Q2反向并联在第一电子开关Q1两端。
第三机械开关K3连接在交流开关K2的第二端和电网之间；第一机械开关K4的第二端通过接地电阻R2接地；吸收电路300并联在第一电子开关Q1的两端。
下面结合附图介绍具体的工作原理。
储能变流器100未启动时，并网开关200中的第三机械开关K3常闭，由电网向负载不间断供电。
储能变流器100启动时，并网开关200中的第一机械开关K4、第二机械开关K5、第一电子开关Q1和第二电子开关Q2均闭合，断开第三机械开关K3，电网仍向负载供电；闭合软起开关K11为储能变流器100预充电，预充电完成后，闭合直流开关K1和交流开关K2，断开软起开关K11，储能变流器100启动完成。
电子保护开关T1常常采用绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate BipolarTransistor,IGBT)实现，其作用是在直流侧故障时快速起到保护作用，还能够防止直流正负极的反接。
电源系统采用第一电子开关Q1和第二电子开关Q2作为控制并离网切换的开关，开关速度快；进一步地，可以采用碳化硅金属-氧化物半导体场效晶体管(SiC Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,SiC MOSFET)作为第一电子开关Q1和第二电子开关Q2，具有开关速度快(切换时间小于1毫秒)、导通损耗小、效率高等优点。
第一机械开关K4和第二机械开关K5用于维修第一电子开关Q1和/或第二电子开关Q2；在需要维修时，第三机械开关K3闭合，负载不间断供电，第一电子开关Q1和第二电子开关Q2两端被第一机械开关K4和第二机械开关K5断开，不带电，维修时更安全。
吸收电路300存在多种具体实现方式，图2仅为其中一种实现方式，也可以采用其他形式的吸收电路。
吸收电路300可以包括第一电容C1和第一电阻R3。吸收电路300用于吸收第一电子开关Q1和第二电子开关Q2在并离网切换时产生的尖峰电压，保证器件安全。
当电网出现故障，且第一机械开关K4和第二机械开关K5还没有完全断开的情况下，储能变流器100离网逆变，交流电会通过吸收电路300传递到电网侧，造成电网侧带电，给电网维修带来安全隐患。因此，并网开关200中增加了接地电阻R2，且接地电阻R2的阻值远大于第一电阻R3的阻值；由于电阻的分压作用，大部分电压分压在接地电阻R2上，保证电网侧处于安全的低电压，提高了电网维修的安全性。
在并离网切换的过程中，储能变流器100，具体用于从并网切换至离网时，控制第一机械开关K4、第二机械开关K5、第一电子开关Q1和第二电子开关Q2均断开。
储能变流器100，也具体用于从离网切换至并网时，控制第一机械开关K4和第二机械开关K5闭合，待输出电压频率和输出电压相位与电网电压频率和电网电压相位一致时，控制第一电子开关Q1和第二电子开关Q2闭合。
本申请实施例提供的电源系统，能够实现并离网平滑切换，减小对负载和电网的冲击的同时，还可以增加电子保护开关，并采用包括机械开关和电子开关的复合开关作为并网开关；从硬件的角度提高了电源系统的稳定性，为电子开关和电网的维修提供更安全的维修环境，也提高了储能变流器并离网切换的速度，在切换过程中该电源系统可以对负载实现不间断供电。
基于以上实施例提供的电源系统，本申请实施例还提供一种储能变流器的并离网切换方法，下面结合附图进行详细介绍。
参见图3，该图为本申请实施例提供的一种储能变流器的并离网切换方法的流程图。
本申请实施例提供的储能变流器的并离网切换方法，应用于以上实施例提供的电源系统。
该方法包括：
S301：判断储能变流器的运行状态；从并网切换至离网时，执行步骤S302；从离网切换至并网时，执行步骤S305。
S302：控制并网开关断开。
S303：根据电网电压频率设置储能变流器的输出电压频率。
储能变流器从并网切换至离网可以是因为电网故障，也可以是因为计划性离网；因此，根据电网频率设置储能变流器的输出电压频率；当计划性离网时，储能变流器的输出电压频率可以设置为离网时的电网电压频率；当电网故障导致离网时，储能变流器的输出电压可以设置为故障前预设周期的电网电压频率，以排除故障影响。
S304：根据第一预设频率步长，逐渐调整储能变流器的输出电压频率，直至输出电压频率与负载的额定频率一致。
由于电网电压频率存在波动，储能变流器的输出电压频率一般与负载的额定频率不一致；因此，据第一预设频率步长，逐渐调整储能变流器的输出电压频率，每次仅调整较小的频率，不会产生突变，切换更平滑，对负载的冲击小。
S305：根据第二预设频率步长逐渐调整储能变流器的输出电压功率，以及根据预设相位步长，逐渐调整储能变流器的输出电压相位，直至输出电压频率和输出电压相位分别与电网电压频率和电网电压相位一致。
S306：控制并网开关闭合。
电源系统并入电网时，电网电压频率和电网电压相位与储能变流器的输出电压频率和输出电压相位可能不一致，直接从离网切换至并网会对负载和电网产生冲击；因此，需要先调整输出电压频率和输出电压相位分别与电网电压频率和电网电压相位一致，再闭合并网开关，对电网的冲击几乎为零。
为了避免储能变流器的输出电压频率和输出电压相位发生突变，对负载产生冲击；因此，根据第二预设频率步长逐渐调整储能变流器的输出电压频率，根据预设相位步长逐渐调整储能变流器的输出电压相位，每次调整的频率和相位较小，不会产生突变，切换更平滑，对负载冲击小。
本申请实施例提供的储能变流器的并离网切换方法，从并网切换至离网时，控制并网开关断开；根据电网频率设置储能变流器的输出电压频率；根据第一预设频率步长逐渐调整储能变流器的输出电压频率，直至输出电压频率与负载的额定频率一致，每次仅调整第一预设频率步长的幅度，不会出现突变，切换更平滑，对负载冲击小；从离网切换至并网时，根据第二预设频率步长逐渐调整储能变流器的输出电压频率，以及根据预设相位步长逐渐调整储能变流器的输出电压相位，直至输出电压频率和输出电压相位分别与电网电压频率和电网电压相位一致时，控制并网开关闭合；每次仅调整第二预设频率步长或预设相位步长的幅度，不会出现频率或相位的突变，切换更平滑，对负载和电网冲击减小，电力系统的稳定性得到增强。
为了使本领域技术人员更好地理解本申请提供的技术方案，下面结合附图介绍步骤S304的一种具体实施方式。
参见图4，该图为本申请实施例提供的一种从并网切换至离网的方法的流程图。
S401：控制并网开关断开。
S402：根据电网电压频率设置储能变流器的输出电压频率Fref。
S403：判断|Fref-f|＜a；如果否，执行步骤S404；如果是，执行步骤S407。其中，f为负载的额定频率；a为第一预设频率范围。
S404：判断Fref＜f；如果是，执行步骤S405；如果否，执行步骤S406。
S405：控制Fref＝Fref+ΔF1，返回执行步骤S403。其中，ΔF1为第一预设频率步长。
S406：控制Fref＝Fref-ΔF1，返回执行步骤S403。
本领域技术人员可以根据需求调整第一预设频率步长ΔF1的值；ΔF1越小，切换过程越平滑。
S407：控制Fref＝f。
输出电压频率Fref与额定频率f的差值在第一预设频率范围a内时，表示输出电压频率Fref和额定频率f已经比较接近，此时直接控制输出电压频率Fref等于额定频率f，频率变化的幅度也较小，对负载冲击小；且不再继续使用第一预设频率步长ΔF1慢慢调整，减少控制步骤，提高控制效率。
本领域技术人员可以根据需求调整第一预设频率范围a的值；a越小，切换过程越平滑。
与从并网切换至离网的具体实施方式相似，下面结合附图介绍一种从离网切换至并网的具体实施方式。
参见图5，该图为本申请实施例提供的一种从离网切换至并网的方法的流程图。
S501：判断|Fref-Fs|＜b；如果否，执行步骤S502；如果是，执行步骤S505。其中，Fs为电网电压频率；b为第二预设频率范围。
S502：判断Fref＜Fs；如果是，执行步骤S503；如果否，执行步骤S504。
S503：控制Fref＝Fref+ΔF2，返回执行步骤S501。其中，ΔF2为第二预设频率步长。
S504：控制Fref＝Fref-ΔF2，返回执行步骤S501。
本领域技术人员可以根据需求调整第二预设频率步长ΔF2的值；ΔF2越小，切换过程越平滑。
S505：控制Fref＝Fs。
与上述实施例同理，输出电压频率Fref与电网电压频率Fs的差值在第二预设频率范围b内时，表示输出电压频率Fref和电网电压频率Fs已经比较接近，此时直接控制输出电压频率Fref等于电网电压频率Fs，频率变化的幅度也较小，对负载冲击小；且不再继续使用第二预设频率步长ΔF2慢慢调整，减少控制步骤，提高控制效率。
在步骤S503、步骤S504和步骤S505中，调整输出电压频率Fref的同时，输出电压相位θref也跟随发生变化；每一次调整，输出电压相位θref满足：θref＝2π×Fref×Δt+θref。其中，Δt为程序运算时间步长。
S506：判断|θref-θs|＜c；如果否，执行步骤S507；如果是，执行步骤S510。其中，θs为电网电压相位；c为预设相位范围。
S507：判断θref＜θs；如果是，执行步骤S508；如果否，执行步骤S509。
S508：控制θref＝2π×Fs×Δt+θref+Δθ，返回执行步骤S506。其中，Δθ为预设相位步长。
S509：控制θref＝2π×Fs×Δt+θref-Δθ，返回执行步骤S506。
本领域技术人员可以根据需求调整预设相位步长Δθ的值；Δθ越小，切换过程越平滑。
S510：控制θref＝θs。
S511：控制并网开关闭合。
与上述步骤同理，输出电压相位θref与电网电压相位θs的差值在预设相位范围c内时，表示输出电压相位θref和电网电压相位θs已经比较接近，此时直接控制输出电压相位θref等于电网电压相位θs，相位变化的幅度也较小，对负载冲击小；且不再继续使用预设相位步长Δθ慢慢调整，减少步骤，提高效率。
S512：控制储能变流器的输出功率Pref＝PL。其中，PL为负载功率。
S513：控制Pref＝Pref-ΔP。其中，ΔP为预设功率步长。
S514：判断Pref＝0；如果否，返回执行步骤S513。
在并网开关闭合后，令储能变流器的输出功率等于负载功率，此时电网是零功率输出，只起到电压支撑的作用；后面按照预设功率步长逐渐减少储能变流器的功率，减少的部分由电网提供，能够使电网功率平滑切换，减少对电网的冲击。
应该理解，储能变流器的输出功率逐渐减少至零只是一种可能的实现方式，在直流源的发电量过小时适用，此时负载功率全部由电网提供；直流源发电量较少时，储能变流器的输出功率也可以根据情况不降低至零。如果直流源的发电量充足，则无需电网向负载提供功率。
在一些实施例中，本申请提供的储能变流器的并离网切换方法，可以在检测到电网电压的幅值、频率和相位均超过对应的预设值时，判定电网发生孤岛，开始从并网切换至离网。
同理，本申请提供的储能变流器的并离网切换方法，可以在检测到电网电压恢复时，开始从离网切换至并网。
本申请提供的储能变流器的并离网切换方法，同样可以应用在上述实施例介绍的采用复合开关作为并网开关的电源系统中。
复合开关的具体组成与连接方式均可参见上述实施例，在此不再赘述。
本申请提供的储能变流器的并离网切换方法，控制并网开关断开时，包括：控制第一机械开关、第二机械开关、第一电子开关和第二电子开关均断开。
本申请提供的储能变流器的并离网切换方法，控制并网开关闭合时，包括：控制第一机械开关和第二机械开关闭合，待输出电压频率和输出电压相位与电网电压频率和电网电压相位一致时，控制第一电子开关和第二电子开关闭合。
本申请提供的储能变流器的并离网切换方法，应用在采用复合开关作为并网开关的电源系统中，在能够实现并离网平滑切换，减小对负载和电网的冲击的同时，从硬件的角度提高了并离网切换的速度，在切换过程中可以对负载不间断供电，也为电子开关和电网的维修提供更安全的维修环境。
需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的系统相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种电源系统，其特征在于，包括：储能变流器和并网开关；
所述并网开关包括：第一机械开关、第二机械开关、第一电子开关、第二电子开关、第三机械开关、吸收电路和接地电阻；
所述储能变流器的输入端用于连接直流源；所述储能变流器的输出端用于连接负载；
所述储能变流器的输出端通过所述并网开关连接电网；所述第一机械开关的第一端连接所述储能变流器的输出端；所述第一机械开关的第二端通过串联的所述第一电子开关和所述第二机械开关连接所述电网；所述第二电子开关反向并联在所述第一电子开关两端；
所述第三机械开关连接在所述储能变流器和所述电网之间；所述第一机械开关的第二端通过所述接地电阻接地；所述吸收电路并联在所述第一电子开关的两端；
所述储能变流器，用于从并网切换至离网时控制所述第一机械开关、所述第二机械开关、所述第一电子开关和所述第二电子开关均断开；根据电网电压频率设置所述储能变流器的输出电压频率；根据第一预设频率步长，逐渐调整所述储能变流器的输出电压频率，直至所述输出电压频率与所述负载的额定频率一致；
所述储能变流器，还用于从离网切换至并网时控制所述第一机械开关和所述第二机械开关闭合，根据第二预设频率步长逐渐调整所述储能变流器的输出电压频率，以及根据预设相位步长逐渐调整所述储能变流器的输出电压相位，直至所述输出电压频率和所述输出电压相位分别与电网电压频率和电网电压相位一致时，控制所述第一电子开关和所述第二电子开关闭合。
2.根据权利要求1所述的电源系统，其特征在于，所述储能变流器，还用于从并网切换至离网时，当所述输出电压频率与所述额定频率的差值在第一预设频率范围内时，控制所述输出电压频率等于所述额定频率。
3.根据权利要求1所述的电源系统，其特征在于，所述储能变流器，还用于从离网切换至并网时；当所述输出电压频率与所述电网电压频率的差值在第二预设频率范围内时，控制所述输出电压频率等于所述电网电压频率；当所述输出电压相位与所述电网电压相位的差值在预设相位范围内时，控制所述输出电压相位等于所述电网电压相位。
4.根据权利要求1所述的电源系统，其特征在于，所述储能变流器，还用于在控制并网开关闭合后，控制储能变流器的输出功率从负载功率开始按照预设功率步长逐渐降低。
5.根据权利要求1-4任一项所述的电源系统，其特征在于，所述储能变流器，具体用于检测到电网电压的幅值、频率和相位均超过对应的预设值时，判定电网发生孤岛，开始从并网切换至离网。
6.一种储能变流器的并离网切换方法，其特征在于，并网开关包括：第一机械开关、第二机械开关、第一电子开关、第二电子开关、第三机械开关、吸收电路和接地电阻；
所述第一机械开关的第一端连接所述储能变流器的输出端；所述第一机械开关的第二端通过串联的第一电子开关和第二机械开关连接所述电网；所述第二电子开关反向并联在所述第一电子开关两端；
所述第三机械开关连接在所述储能变流器和所述电网之间；所述第一机械开关的第二端通过所述接地电阻接地；所述吸收电路并联在所述第一电子开关的两端；
该方法包括：
从并网切换至离网时，控制所述第一机械开关、所述第二机械开关、所述第一电子开关和所述第二电子开关均断开；根据电网电压频率设置所述储能变流器的输出电压频率；根据第一预设频率步长，逐渐调整储能变流器的输出电压频率，直至所述输出电压频率与负载的额定频率一致；
从离网切换至并网时，控制所述第一机械开关和所述第二机械开关闭合，根据第二预设频率步长逐渐调整所述储能变流器的输出电压功率，以及根据预设相位步长，逐渐调整所述储能变流器的输出电压相位，直至所述输出电压频率和所述输出电压相位分别与电网电压频率和电网电压相位一致时，控制所述第一电子开关和所述第二电子开关闭合。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：
从并网切换至离网时，当所述输出电压频率与所述额定频率的差值在第一预设频率范围内时，控制所述输出电压频率等于所述额定频率。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：
从离网切换至并网时；当所述输出电压频率与所述电网电压频率的差值在第二预设频率范围内时，控制所述输出电压频率等于所述电网电压频率；当所述输出电压相位与所述电网电压相位的差值在预设相位范围内时，控制所述输出电压相位等于所述电网电压相位。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述控制所述并网开关闭合之后，还包括：
控制储能变流器的输出功率从负载功率开始按照预设功率步长逐渐降低。
CN202211363163.7A 2022-11-02 2022-11-02 一种电源系统及储能变流器的并离网切换方法 Active CN115589026B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211363163.7A CN115589026B (zh) 2022-11-02 2022-11-02 一种电源系统及储能变流器的并离网切换方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211363163.7A CN115589026B (zh) 2022-11-02 2022-11-02 一种电源系统及储能变流器的并离网切换方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115589026A CN115589026A (zh) 2023-01-10
CN115589026B true CN115589026B (zh) 2023-11-14

Family

ID=84781394

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211363163.7A Active CN115589026B (zh) 2022-11-02 2022-11-02 一种电源系统及储能变流器的并离网切换方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115589026B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117748601A (zh) * 2024-01-22 2024-03-22 阳光电源股份有限公司 一种并网系统及同步方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101794988A (zh) * 2010-03-30 2010-08-04 华中科技大学 一种微网孤岛状态的检测方法
CN103683283A (zh) * 2013-12-24 2014-03-26 中国西电电气股份有限公司 一种微电网系统无缝切换的方法及系统
CN104242330A (zh) * 2014-10-13 2014-12-24 北京四方继保自动化股份有限公司 一种对等控制下基于储能变流器的主动微电网无缝切换方法
CN204258334U (zh) * 2014-12-23 2015-04-08 台达电子工业股份有限公司 风力发电控制装置及风力发电系统
JP2015077022A (ja) * 2013-10-10 2015-04-20 三菱重工業株式会社 充放電制御装置及び充放電制御方法
CN110198041A (zh) * 2019-04-19 2019-09-03 中国电力科学研究院有限公司 一种基于分布式储能的电压暂降治理系统及其控制方法
CN111049172A (zh) * 2019-12-31 2020-04-21 科华恒盛股份有限公司 离网切换至并网的方法、系统及储能变流器

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101794988A (zh) * 2010-03-30 2010-08-04 华中科技大学 一种微网孤岛状态的检测方法
JP2015077022A (ja) * 2013-10-10 2015-04-20 三菱重工業株式会社 充放電制御装置及び充放電制御方法
CN103683283A (zh) * 2013-12-24 2014-03-26 中国西电电气股份有限公司 一种微电网系统无缝切换的方法及系统
CN104242330A (zh) * 2014-10-13 2014-12-24 北京四方继保自动化股份有限公司 一种对等控制下基于储能变流器的主动微电网无缝切换方法
CN204258334U (zh) * 2014-12-23 2015-04-08 台达电子工业股份有限公司 风力发电控制装置及风力发电系统
CN110198041A (zh) * 2019-04-19 2019-09-03 中国电力科学研究院有限公司 一种基于分布式储能的电压暂降治理系统及其控制方法
CN111049172A (zh) * 2019-12-31 2020-04-21 科华恒盛股份有限公司 离网切换至并网的方法、系统及储能变流器

Also Published As

Publication number Publication date
CN115589026A (zh) 2023-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3796507A1 (en) Direct-current bus voltage reference value adjustment method and apparatus, and photovoltaic grid-connected inverter
EP2416480B1 (en) Photovoltaic inverter system and method of starting same at high open-circuit voltage
JP3904137B2 (ja) 並列接続及び直列接続インバータをリンクする直流−直流コンバータを備えた電力潮流コントローラ
US6118676A (en) Dynamic voltage sag correction
US8937824B2 (en) Photovoltaic system and method of controlling same
JP3541982B2 (ja) 太陽光発電用電力変換装置の系統過電圧保護方法及び装置
US6107784A (en) System interconnection protective device for non-utility generation equipment
JP6559388B1 (ja) 電力変換システム
US9742260B2 (en) Inverter synchronization
US11791712B2 (en) Power conversion device
Venkatramanan et al. A reconfigurable solar photovoltaic grid-tied inverter architecture for enhanced energy access in backup power applications
US11309789B2 (en) Inverter and soft-start method for the same
CN115589026B (zh) 一种电源系统及储能变流器的并离网切换方法
JP2012252537A (ja) 系統連系インバータ装置
WO2024078198A1 (zh) 一种储能系统控制方法、装置及储能系统
Kornilov et al. Increasing stability of electric drives of rolling mills with active front ends at voltage sag
JP6953885B2 (ja) 電源装置および遮断スイッチ回路
KR100732220B1 (ko) 간접전류제어 방식의 계통연계형 인버터 및 그의 제어방법
CN109687750B (zh) 一种辅助电源系统的控制方法、系统及设备
Mazhari et al. DC-bus voltage regulation for DC distribution system with controllable DC load
Huang et al. Control algorithm research on seamless transfer for distributed resource with a LCL filter
CN112803739B (zh) 基于实时结温估计的电压型逆变电源的动态限流方法
EP3869682B1 (en) A method and a control device for controlling a power converter
KR102537206B1 (ko) 계통연계형 재생에너지 발전 시스템 및 그 동작방법
Wu et al. DC-bus voltage control for three-phase bi-directional inverter in DC microgrid applications

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: 4th Floor, Block A, Incubation Building, No. 7 Fengxian Middle Road, Haidian District, Beijing 100094

Applicant after: Beijing Suoying Electric Technology Co.,Ltd.

Address before: 4th Floor, Block A, Incubation Building, No. 7 Fengxian Middle Road, Haidian District, Beijing 100094

Applicant before: BEIJING SOARING ELECTRIC TECHNOLOGY Co.,Ltd.

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant