CN115912441A - 一种pcs系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种PCS系统及其控制方法，所述PCS系统包括：储能组件，用于储存能量；多个储能变流器，其与电网和储能组件连接，用于实现并网过程中的电压变换操作；开关组件，其与所述储能组件和所述多个储能变流器连接，用于通过切换开关状态，使储能组件和每个储能变流器连接或断开。根据本发明的方案，解决了储能变流器系统存在的寿命短和供电不稳定的缺陷。

Description

一种PCS系统及其控制方法

技术领域

本发明一般地涉及变流器技术领域。更具体地，本发明涉及一种PCS系统及其控制方法。

背景技术

PCS(Power Conversion System，储能变流器)能够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，其一端与储能模块连接，另一端可以与主电网并联，从而为负载系统供电。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。

然而，在利用储能变流器进行充放电的过程中，储能组件中各电池组之间可能存在电压不均衡的问题，从而导致储能组件的寿命缩短。同时，还可能导致储能变流器并网环节发生混乱，不能为负载提供稳定的电能。

鉴于此，如何解决储能变流器系统存在的寿命短和供电不稳定的缺陷，成为目前储能变流系统亟需解决的技术问题。

发明内容

为解决上述一个或多个技术问题，本发明提出通过在储能组件和储能变流器之间设置开关组件，实现储能组件和任一储能变流器的连接，从而实现有效地充放电控制过程和系统状态监测，保证了系统供电过程的稳定性并提升了系统寿命。为此，本发明在如下的多个方面中提供方案。

在第一方面中，本发明提供了一种PCS系统，所述PCS系统包括：储能组件，用于储存能量；多个储能变流器，其与电网和储能组件连接，用于实现并网过程中的电压变换操作；开关组件，其与所述储能组件和所述多个储能变流器连接，用于通过切换开关状态，使储能组件和每个储能变流器连接或断开。

在一个实施例中，还包括调节电路，所述调节电路包括信号采集电路和控制电路，所述信号采集电路与所述储能组件连接，用于获取储能组件中各模块的电压信息，所述信号采集电路与所述控制电路连接，用于将获取的储能组件中各模块的电压信息发送给控制电路，所述控制电路与所述开关组件连接，用于根据所述储能组件的电压信息切换开关组件的通断状态。

在一个实施例中，所述多个储能变流器包括第一储能变流器、第二储能变流器和第三储能变流器，所述第一储能变流器、第二储能变流器和第三储能变流器分别与所述开关组件连接，以控制所述储能组件和所述第一储能变流器、第二储能变流器和第三储能变流器的连接或断开。

在一个实施例中，所述储能组件包括第一储能组件、第二储能组件和第三储能组件，所述第一储能组件、第二储能组件和第三储能组件分别与所述开关组件连接。

在一个实施例中，所述开关组件包括第一开关、第二开关和第三开关，所述第一开关与所述第一储能组件和所述第一储能变流器连接，所述第二开关与所述第二储能组件和所述第二储能变流器连接，所述第三开关与所述第三储能组件和所述第三储能变流器连接。

在一个实施例中，所述开关组件还包括第四开关和第五开关，所述第四开关的第一端与所述第一开关和所述第一储能变流器的连接点连接，所述第四开关的第二端与所述第二开关和所述第二储能变流器的连接点连接，所述第五开关的第一端与所述第二开关和所述第二储能变流器的连接点连接，所述第五开关的第二端与所述第三开关和所述第三储能变流器的连接点连接。

在一个实施例中，所述第一开关、第二开关和第三开关均采用断路器，所述第四开关和第五开关均采用熔断器。

在第二方面中，本发明提供了一种采用如上述一个或多个实施例中所述的PCS系统的控制方法，包括：采集储能组件中各模块的电压信息；比较所述储能组件中各模块的电压信息，以判断所述储能组件中各模块的电压是否平衡；响应于所述储能组件中各模块的电压平衡，控制所述开关组件切换开关状态，以将储能组件与对应的储能变流器连接。

在一个实施例中，还包括：实时采集电网信息；根据所述电网信息调整所述储能变流器的并网控制策略或离网控制策略。

在一个实施例中，所述方法还包括：根据所述电网信息控制所述开关组件切换开关状态，以调整接入电网的电压。

根据本发明的方案，可以在储能组件发生电压不平衡现象时，切换开关组件的状态，以切换不同的储能组件进行供电，减小了储能组件异常对储能变流器系统寿命的影响，从而提升了储能变流器系统的可靠性。同时，通过对开关组件中开关状态的切换，还可以有效调整并网过程，保证储能变流器系统供电运行的稳定性。进一步，还可以通过将部分开关设置为熔断器，保证在出现电流异常时及时断开线路，保证系统的安全性。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：

图1是示意性示出根据本发明的一个实施例的PCS系统的示意图；

图2是示意性示出根据本发明的另一个实施例的PCS系统的示意图；

图3是示意性示出根据本发明的一个实施例的控制方法的流程图；

图4是示意性示出根据本发明的另一个实施例的控制方法的流程图；

图1至图2中，101、第一储能组件；102、第二储能组件；103、第三储能组件；111、第一开关；112、第二开关；113、第三开关；114、第四开关；115、第五开关；121、第一储能变流器；122、第二储能变流器；123、第三储能变流器；131、第一变压器；132、第二变压器；133、第三变压器；140、电网；150、调节电路；

具体实施方式

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、完整地描述，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，本领域技术人员在没有做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。

下面结合附图来详细描述本发明的具体实施方式。

图1是示意性示出根据本发明的一个实施例的PCS系统10的示意图。图2是示意性示出根据本发明的另一个实施例的PCS系统20的示意图。

如图1所示，本发明中提供了一种PCS系统。该PCS系统包括储能组件、开关组件、多个储能变流器、变压器等。

其中储能组件，可以用于储存能量。在一些实施例中，储能组件可以包括多个模块，例如储能电池，从而通过多个储能电池组成相应的储能组件进行供电。该储能电池例如可以采用蓄电池、太阳电池等多种电池结构。

多个储能变流器可以与电网和储能组件连接，用于实现并网过程中的电压变换操作。在一些实施例中，储能变流器中包括逆变器和对应的变流器控制器。逆变器可以将储能组件提供的直流电转换为交流电，变流器控制器可以控制逆变器中直流转交流的变换过程。该储能变流器的一端用于连接储能组件，以实现对储能组件中输出的直流电进行电压变换。储能变流器的另一端可以通过变压器与电网连接，实现与主电网并联。当主电网发生故障时，可以通过该储能变流器为电网供电，从而保证负载的可靠运行。

开关组件可以与储能组件和多个储能变流器连接，用于通过切换开关状态，使储能组件和每个储能变流器连接或断开。在一些实施例中，开关组件可以实现储能组件与每个储能变流器的连接，或者每个储能组件与储能变流器的连接。当储能组件中出现电压不平衡的问题时，可以通过开关组件切断储能组件和储能变流器之间的通路，从而减小该储能组件对整个储能变流系统的影响。与之类似的，还可以在储能变流器异常时，切断储能组件与该储能变流器之间的通路，从而保证系统安全性和稳定性。

进一步，上述系统中还包括调节电路。该调节电路包括信号采集电路和控制电路(图1中未示出)。信号采集电路可以与储能组件连接，用于获取储能组件中各模块的电压信息。信号采集电路与控制电路连接，用于将获取的储能组件中各模块的电压信息发送给控制电路。控制电路还与开关组件连接，用于根据储能组件的电压信息切换开关组件的通断状态。

在一些实施例中，上述调节电路可以通过采集电路采集储能组件中各模块的电压，然后发送给控制电路。控制电路根据各模块的电压判断是否发生电压不平衡现象，如果发生电压不平衡情况，则可以控制开关组件切换相应的开关的通断状态，从而切断储能组件与储能变流器之间的通路，减小因储能组件对系统稳定性的影响。进一步，该调节电路还可以与相应的储能变流器连接，以控制储能变流器的变换过程，保证稳定供电。

通过上述方案，可以有效减小储能组件电压不平衡对系统寿命和供电稳定性的不利影响，同时通过开关组件的作用，有效提升了各储能组件与储能变流器连接的灵活性，便于形成各种结构的供电系统网络，从而有效提升了该储能变流系统的灵活性。

在本说明书的上述描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“固定”、“安装”、“相连”或“连接”等术语应该做广义的理解。例如，就术语“连接”来说，其可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。因此，除非本说明书另有明确的限定，本领域技术人员可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

接下来将结合两个具体实施例对本发明的方案进行详细阐述。

如图1中所示，上述多个储能变流器可以包括第一储能变流器121、第二储能变流器122和第三储能变流器123，储能组件包括第一储能组件101、第二储能组件101和第三储能组件103，开关组件包括第一开关111、第二开关112和第三开关113。进一步，该系统中还包括第一变压器131、第二变压器132和第三变压器133。

第一储能变流器121、第二储能变流器122和第三储能变流器123分别与开关组件连接，以控制储能组件和第一储能变流器121、第二储能变流器122和第三储能变流器123的连接或断开。在一些实施例中，第一储能组件101、第二储能组件101和第三储能组件103分别与开关组件连接。第一开关111与所述第一储能组件101和所述第一储能变流器121连接，第二开关112与第二储能组件101和所述第二储能变流器122连接，第三开关113与所述第三储能组件103和所述第三储能变流器123连接。

进一步，开关组件还可以包括第四开关114和第五开关115。第四开关114的第一端与所述第一开关111和所述第一储能变流器121的连接点连接。第四开关114的第二端与第二开关112和第二储能变流器122的连接点连接。第五开关115的第一端与第二开关112和第二储能变流器122的连接点连接。第五开关115的第二端与第三开关113和第三储能变流器123的连接点连接。

调节电路150可以与上述第一储能组件101、第二储能组件101和第三储能组件103连接，从而实时采集第一储能组件101、第二储能组件101和第三储能组件103中各模块的电压，以便于比较其中各模块之间的电压，判断对应的储能组件中是否发生异常情况。调节电路150还可以与上述第一开关111、第二开关112和第三开关113连接，以控制第一开关111、第二开关112和第三开关113的通断状态，从而实现导通或关断第一储能组件101、第二储能组件101和第三储能组件103与对应的第一储能变流器121、第二储能变流器122和第三储能变流器123之间的连接通路。进一步，该调节电路150还可以与第四开关114和第五开关115连接，以控制第一储能变流器121、第二储能变流器122和第三储能变流器123分别与各储能组件的连接关系。

在另一个方案中，如图2所示，上述调节电路150可以与上述第一储能组件101、第二储能组件101和第三储能组件103连接，从而实时采集第一储能组件101、第二储能组件101和第三储能组件103中各模块的电压，以便于比较其中各模块之间的电压，判断对应的储能组件中是否发生异常情况。同时调节电路150还可以与电网140连接，以采集电网140中的电网信息，以便对电网信息进行监测和控制。

调节电路150还可以与上述第一开关111、第二开关112和第三开关113连接，以控制第一开关111、第二开关112和第三开关113的通断状态，从而实现导通或关断第一储能组件101、第二储能组件101和第三储能组件103与对应的第一储能变流器121、第二储能变流器122和第三储能变流器123之间的连接通路。进一步，该调节电路150还可以与第四开关114和第五开关115连接，以控制第一储能变流器121、第二储能变流器122和第三储能变流器123分别与各储能组件的连接关系。

基于上述图2中的结构，在对开关组件中各开关的通断状态进行控制时，除了根据各储能组件中的电压信息进行控制，还可以基于电网信息进行控制，从而保证对电网供电的稳定性，同时提升储能变流系统的可靠性。

在一些实施例中，上述第一开关111、第二开关112、第三开关113、第四开关114和第五开关115均可以采用断路器结构。各断路器。进一步，还可以将上述第一开关111、第二开关112和第三开关113设置为断路器，将第四开关114和第五开关115均设置为熔断器。

本说明书中所使用的术语“第一”或“第二”等用于指代编号或序数的术语仅用于描述目的，而不能理解为明示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”或“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本说明书的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个或更多个等，除非另有明确具体的限定。

图3是示意性示出根据本发明的一个实施例的控制方法的流程图。

如图3所示，本发明提供了一种采用如上述一个或多个实施例中所述的PCS系统的控制方法。

在步骤S301中，采集储能组件中各模块的电压信息。在一些实施例中，可以采集储能组件中各电池模块的电压信息。例如通过是上述调节电路中的采集电路与各电池模块连接，从而采集电压信息。

在步骤S302中，比较储能组件中各模块的电压信息，以判断储能组件中各模块的电压是否平衡。在一些实施例中，通过比较各模块的电压是否均处于设定范围内，从而判断储能组件中各模块的电压是否平衡。

在步骤S303中，响应于储能组件中各模块的电压平衡，控制开关组件切换开关状态，以将储能组件与对应的储能变流器连接。当各模块中电压均处于设定的电压范围内时，可以判定未出现电压不平衡现象，此时该储能组件可以对储能变流器进行供电。反之，当检测到电压不平衡现象时，则可以通过控制开关组件切断连接通路，从而减小对系统寿命的影响。

图4是示意性示出根据本发明的另一个实施例的控制方法的流程图。

如图4所示，在步骤S401处，实时采集电网信息。通过对电网信息的采集，可以实时获取电网状态，从而便于根据电网信息进行并网或离网控制。

在步骤S402处，根据电网信息调整所述储能变流器的并网控制策略或离网控制策略。

在步骤S403处，根据电网信息控制开关组件切换开关状态，以调整接入电网的电压。在一些实施例中，可以通过控制接入储能组件的数量控制电压，也可以通过调节储能变流器的变流过程，从而调整电压。

虽然本说明书已经示出和描述了本发明的多个实施例，但对于本领域技术人员显而易见的是，这样的实施例只是以示例的方式提供的。本领域技术人员会在不偏离本发明思想和精神的情况下想到许多更改、改变和替代的方式。应当理解的是在实践本发明的过程中，可以采用对本文所描述的本发明实施例的各种替代方案。所附权利要求书旨在限定本发明的保护范围，并因此覆盖这些权利要求范围内的模块组成、等同或替代方案。

Claims (10)

1.一种PCS系统，其特征在于，所述PCS系统包括：

储能组件，用于储存能量；

多个储能变流器，其与电网和储能组件连接，用于实现并网过程中的电压变换操作；

开关组件，其与所述储能组件和所述多个储能变流器连接，用于通过切换开关状态，使储能组件和每个储能变流器连接或断开。

2.根据权利要求1所述的PCS系统，其特征在于，还包括调节电路，所述调节电路包括信号采集电路和控制电路，所述信号采集电路与所述储能组件连接，用于获取储能组件中各模块的电压信息，所述信号采集电路与所述控制电路连接，用于将获取的储能组件中各模块的电压信息发送给控制电路，所述控制电路与所述开关组件连接，用于根据所述储能组件的电压信息切换开关组件的通断状态。

3.根据权利要求1所述的PCS系统，其特征在于，所述多个储能变流器包括第一储能变流器、第二储能变流器和第三储能变流器，所述第一储能变流器、第二储能变流器和第三储能变流器分别与所述开关组件连接，以控制所述储能组件和所述第一储能变流器、第二储能变流器和第三储能变流器的连接或断开。

4.根据权利要求2所述的PCS系统，其特征在于，所述储能组件包括第一储能组件、第二储能组件和第三储能组件，所述第一储能组件、第二储能组件和第三储能组件分别与所述开关组件连接。

5.根据权利要求4所述的PCS系统，其特征在于，所述开关组件包括第一开关、第二开关和第三开关，所述第一开关与所述第一储能组件和所述第一储能变流器连接，所述第二开关与所述第二储能组件和所述第二储能变流器连接，所述第三开关与所述第三储能组件和所述第三储能变流器连接。

6.根据权利要求5所述的PCS系统，其特征在于，所述开关组件还包括第四开关和第五开关，所述第四开关的第一端与所述第一开关和所述第一储能变流器的连接点连接，所述第四开关的第二端与所述第二开关和所述第二储能变流器的连接点连接，所述第五开关的第一端与所述第二开关和所述第二储能变流器的连接点连接，所述第五开关的第二端与所述第三开关和所述第三储能变流器的连接点连接。

7.根据权利要求6所述的PCS系统，其特征在于，所述第一开关、第二开关和第三开关均采用断路器，所述第四开关和第五开关均采用熔断器。

8.一种采用如权利要求1-7任意一项所述PCS系统的控制方法，其特征在于，包括：

采集储能组件中各模块的电压信息；

比较所述储能组件中各模块的电压信息，以判断所述储能组件中各模块的电压是否平衡；

响应于所述储能组件中各模块的电压平衡，控制所述开关组件切换开关状态，以将储能组件与对应的储能变流器连接。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，还包括：

实时采集电网信息；

根据所述电网信息调整所述储能变流器的并网控制策略或离网控制策略。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述电网信息控制所述开关组件切换开关状态，以调整接入电网的电压。

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