CN205070450U - 一种并联并网电池储能系统控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公布了一种并联并网电池储能系统控制器，该系统包括不同类型和容量的电池组、多个变流器、检测变换控制单元以及LCL滤波器，通过模块并联方式并入电网，与变流器配套的检测、变换及控制单元可控制变流器运行状态，从而使系统在不同模式下运行变流器采用了双向扩展控制结构，由隔离式DC/DC变换器和DC/AC逆变器模块构成，其中全控桥H1、变压器T、电抗器LT和全控桥H2构成隔离式DC/DC变换器，全控桥H3和LCL滤波器构成DC/AC逆变器模块，通过直流侧电容作电压支撑。该并网电池储能系统控制结构灵活，能够在电网正常情况下实现和储能系统的能量交互，同时能够在电网异常情况下实现逆变输出，为重要负荷提供应急电源，保证各变流器之间的均流。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力电子、储能等相关技术领域，具体涉及一种并联并网电池储能系统控制器。
背景技术
电池储能技术可以有效增加传统电力系统“柔性”，因此广泛应用于电力系统中，尤其是在分布式发电、新能源、不间断电源、电能质量改善等方面应用前景十分广阔。并联并网电池储能系统具有一系列优势，但对其控制技术也提出了更高的要求。有鉴于此，本专利提出一种并联并网电池储能系统控制器设计，构建了一种并联并网电池储能系统，该系统便于模块化设计和灵活扩展，既能作为传统储能系统使用，也具有应急功能，对系统中各个模式下的控制器进行了详细设计。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种并联并网电池储能系统控制器；
一种并联并网电池储能系统控制器，该系统包括不同类型和容量的电池组、多个变流器、检测变换控制单元以及LCL滤波器，通过模块并联方式并入电网，与变流器配套的检测、变换及控制单元可控制变流器运行状态，从而使系统在不同模式下运行，其特征在于：
变流器采用了双向扩展控制结构，由隔离式DC/DC变换器和DC/AC逆变器模块构成，其中全控桥H1、变压器T、电抗器LT和全控桥H2构成隔离式DC/DC变换器，全控桥H3和LCL滤波器构成DC/AC逆变器模块，通过直流侧电容作电压支撑。
并联并网电池储能系统控制器采用三层控制体系构架，将整个系统分为状态识别、系统控制和信号输出三层。
模式一为电网正常情况下蓄电池充放电控制模式，模式二为电网故障下的应急模式。
在电网正常情况下，通过对隔离型DC/DC变换器和并网DC/AC逆变器控制，实现蓄电池充放电控制。
该系统应用电压外环和电流内环双闭环控制，电压环主要进行蓄电池电压控制和直流母线电压控制，通过充放电模式选择，得到对应的电流参考信号，和实际系统电流比较，送入电流PI调节器，经PWM调制，输出信号给DC/DC变换器。
在蓄电池充放电控制模式下，DC/AC逆变器辅助并网电流波形控制，直流母线电压信号经电压PI调节器，得到并网电流参考信号，与电网电流实际信号相比较，经电流PI调节器，输出信号和等腰三角波进行SPWM调制，得到DC/AC变换器的开关信号。
电网异常时，系统工作于应急模式，无电网电压支撑，电池储能装置构成并联模块，通过DC/AC向重要负荷供电，此时要保证系统均流，控制结构，该系统外环采用功率环，内环采用电压环，平均有功功率和实际有功功率进行比较，送入功率PI调节器，平均无功功率和实际无功进行比较，送入功率PI调节器，通过综合计算，得出并网电压参考信号，与实际信号相比较，经电压PI调节器，输出信号进行SPWM调制，得到逆变器控制信号。
该并网电池储能系统控制结构灵活，能够在电网正常情况下实现和储能系统的能量交互，同时能够在电网异常情况下实现逆变输出，为重要负荷提供应急电源，保证各变流器之间的均流。
附图说明
图1并联并网电池储能系统结构图；
图2协调控制体系构架图；
图3蓄电池充放电控制模式下DC/DC变换器控制结构图；
图4蓄电池充放电控制模式下DC/AC逆变器控制结构图；
图5应急模式下DC/AC逆变器控制结构图。
具体实施方式
为了使从事电池储能系统控制技术相关领域人员能更好地理解本实用新型方案，下面参照附图对本实用新型实施方式进行详细说明。
一种并联并网电池储能系统控制器，该系统包括不同类型和容量的电池组、多个变流器、检测变换控制单元以及LCL滤波器等构成，通过模块并联方式并入电网，与变流器配套的检测、变换及控制单元可控制变流器运行状态，从而使系统在不同模式下运行，其特征在于：变流器采用了双向扩展控制结构，由隔离式DC/DC变换器和DC/AC逆变器模块构成，其中全控桥H1、变压器T、电抗器LT和全控桥H2构成隔离式DC/DC变换器，全控桥H3和LCL滤波器构成DC/AC逆变器模块，通过直流侧电容作电压支撑。
并联并网电池储能系统控制器采用三层控制体系构架，将整个系统分为状态识别、系统控制和信号输出三层。
状态识别层主要通过对传感器采集的电压、电流等信号进行分析，确定系统的工作状态和模式，产生相应的控制信号到系统控制层；系统控制层主要调用各种控制算法，产生PWM控制信号到信号输出层；信号输出层产生各开关管的驱动脉冲，实现开关管的开关动作。
模式一为电网正常情况下蓄电池充放电控制模式，模式二为电网故障下的应急模式。
在电网正常情况下，通过对隔离型DC/DC变换器和并网DC/AC逆变器控制，实现蓄电池充放电控制。
该系统应用电压外环和电流内环双闭环控制，电压环主要进行蓄电池电压控制和直流母线电压控制，通过充放电模式选择，得到对应的电流参考信号，和实际系统电流比较，送入电流PI调节器，经PWM调制，输出信号给DC/DC变换器。
在蓄电池充放电控制模式下，DC/AC逆变器辅助并网电流波形控制，直流母线电压信号经电压PI调节器，得到并网电流参考信号，与电网电流实际信号相比较，经电流PI调节器，输出信号和等腰三角波进行SPWM调制，得到DC/AC变换器的开关信号。
电网异常时，系统工作于应急模式，无电网电压支撑，电池储能装置构成并联模块，通过DC/AC向重要负荷供电，此时要保证系统均流，控制结构，该系统外环采用功率环，内环采用电压环，平均有功功率和实际有功功率进行比较，送入功率PI调节器，平均无功功率和实际无功进行比较，送入功率PI调节器，通过综合计算，得出并网电压参考信号，与实际信号相比较，经电压PI调节器，输出信号进行SPWM调制，得到逆变器控制信号。
该并网电池储能系统控制结构灵活，能够在电网正常情况下实现和储能系统的能量交互，同时能够在电网异常情况下实现逆变输出，为重要负荷提供应急电源，保证各变流器之间的均流。
并联并网电池储能系统结构如图1所示，该系统由不同类型和容量的电池组、多个变流器单元、检测变换控制单元以及LCL滤波器等构成，通过模块并联方式并入电网，与变流器配套的检测、变换及控制单元可控制变流器运行状态，从而使系统在不同模式下运行。变流器采用双向扩展控制结构，由隔离式DC/DC变换器和DC/AC逆变器模块构成，其中全控桥H1、变压器T、电抗器LT和全控桥H2构成隔离式DC/DC变换器，全控桥H3和LCL滤波器构成DC/AC逆变器模块，通过直流侧电容作电压支撑。
为了实现系统的协调控制，必须采取必要的控制策略，本专利提出采用图2所示的三层控制体系构架，将整个系统分为状态识别、系统控制和信号输出三层，其中状态识别层主要通过对传感器采集的电压、电流等信号进行分析，确定系统的工作状态和模式，产生相应的控制信号到系统控制层；系统控制层主要调用各种控制算法，产生PWM控制信号到信号输出层；信号输出层产生各开关管的驱动脉冲，实现开关管的开关动作。
在电网正常情况下，通过对隔离型DC/DC变换器和并网DC/AC逆变器控制，实现蓄电池充放电。蓄电池充放电控制模式下DC/DC变换器控制结构如图3所示，该系统应用电压外环和电流内环双闭环控制，电压环主要进行蓄电池电压控制和直流母线电压控制，通过充放电模式选择，得到对应的电流参考信号，和实际系统电流比较，送入电流PI调节器，经PWM调制，输出信号给DC/DC变换器。在蓄电池充放电控制模式下，DC/AC逆变器辅助并网电流波形控制，其具体策略如图4所示，直流母线电压信号经电压PI调节器，得到并网电流参考信号，与电网电流实际信号相比较，经电流PI调节器，输出信号和等腰三角波进行SPWM调制，得到DC/AC变换器的开关信号。
电网异常时，系统工作于应急模式，无电网电压支撑，电池储能装置构成并联模块，通过DC/AC向重要负荷供电，此时要保证系统均流，采用图5所示的控制结构，该系统外环采用功率环，内环采用电压环，平均有功功率和实际有功功率进行比较，送入功率PI调节器，平均无功功率和实际无功进行比较，送入功率PI调节器，通过综合计算，得出并网电压参考信号，与实际信号相比较，经电压PI调节器，输出信号进行SPWM调制，得到逆变器控制信号。该并网电池储能系统控制结构灵活，能够在电网正常情况下实现和储能系统的能量交互，同时能够在电网异常情况下实现逆变输出，为重要负荷提供应急电源，保证各变流器之间的均流。
一种并联并网电池储能系统控制器，本实用新型涉及电力电子、储能等相关技术领域，具体涉及并联并网电池储能系统控制器设计。给出了并联并网电池储能系统结构图，为了实现电池储能系统并联并网运行，并能保证较高的灵活性和可扩展性，变流器采用双向扩展控制结构，由隔离式DC/DC变换器和DC/AC逆变器模块构成，通过直流侧电容作电压支撑。采用三层控制体系构架实现系统的协调控制，将整个系统分为状态识别、系统控制和信号输出三层。该系统可以设计为两种模式，模式一为电网正常情况下蓄电池充放电控制模式，模式二为电网故障下的应急模式。给出了电网正常情况下，通过对隔离型DC/DC变换器和并网DC/AC逆变器控制，实现蓄电池充放电控制。电网异常时，系统工作于应急模式，无电网电压支撑，电池储能装置构成并联模块，通过DC/AC向重要负荷供电，给出了具体控制方式。该并网电池储能系统控制结构灵活，能够在电网正常情况下实现和储能系统的能量交互，同时能够在电网异常情况下实现逆变输出，为重要负荷提供应急电源，保证各变流器之间的均流。
参见图1，本系统提供了一个并联并网电池储能系统结构图。该系统由不同类型和容量的电池组、多个变流器单元、检测变换控制单元以及LCL滤波器等构成，通过模块并联方式并入电网，与变流器配套的检测、变换及控制单元可控制变流器运行状态，从而使系统在不同模式下运行。变流器采用双向扩展控制结构，由隔离式DC/DC变换器和DC/AC逆变器模块构成，其中全控桥H1、变压器T、电抗器LT和全控桥H2构成隔离式DC/DC变换器，全控桥H3和LCL滤波器构成DC/AC逆变器模块，通过直流侧电容作电压支撑。
参见图2，本系统提供了协调控制体系构架图，将整个系统分为状态识别、系统控制和信号输出三层，其中状态识别层主要通过对传感器采集的电压、电流等信号进行分析，确定系统的工作状态和模式，产生相应的控制信号到系统控制层；系统控制层主要调用各种控制算法，产生PWM控制信号到信号输出层；信号输出层产生各开关管的驱动脉冲，实现开关管的开关动作。
参见图3，本系统提供了蓄电池充放电控制模式下DC/DC变换器控制结构图，该系统应用电压外环和电流内环双闭环控制，电压环主要进行蓄电池电压控制和直流母线电压控制，通过充放电模式选择，得到对应的电流参考信号，和实际系统电流比较，送入电流PI调节器，经PWM调制，输出信号给DC/DC变换器。
参见图4，本系统提供了蓄电池充放电控制模式下DC/AC逆变器控制结构图，DC/AC逆变器辅助并网电流波形控制，直流母线电压信号经电压PI调节器，得到并网电流参考信号，与电网电流实际信号相比较，经电流PI调节器，输出信号和等腰三角波进行SPWM调制，得到DC/AC变换器的开关信号。
参见图5，本系统提供了应急模式下DC/AC逆变器控制结构图，该系统外环采用功率环，内环采用电压环，平均有功功率和实际有功功率进行比较，送入功率PI调节器，平均无功功率和实际无功进行比较，送入功率PI调节器，通过综合计算，得出并网电压参考信号，与实际信号相比较，经电压PI调节器，输出信号进行SPWM调制，得到逆变器控制信号。
以上内容是结合优选技术方案对本实用新型所做的详细说明，不能认定实用新型的具体实施仅限于这些，对于在不脱离本实用新型思想前提下做出的简单推演及替换，都应当视为本实用新型的保护范围。
Claims (2)
1.一种并联并网电池储能系统控制器，其特征在于：该系统包括不同类型和容量的电池组、多个变流器、检测变换控制单元以及LCL滤波器，通过模块并联方式并入电网，与变流器配套的检测、变换及控制单元可控制变流器运行状态，从而使系统在不同模式下运行，变流器采用了双向扩展控制结构，由隔离式DC/DC变换器和DC/AC逆变器模块构成，其中全控桥H1、变压器T、电抗器LT和全控桥H2构成隔离式DC/DC变换器，全控桥H3和LCL滤波器构成DC/AC逆变器模块，通过直流侧电容作电压支撑。
2.根据权利要求1所述的一种并联并网电池储能系统控制器，其特征在于：并联并网电池储能系统控制器采用三层控制体系构架，将整个系统分为状态识别、系统控制和信号输出三层。
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