CN215300216U - 一种储能变流器集成电压检测控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种储能变流器集成电压检测控制系统，包括电压检测子系统、控制子系统、以及为电压检测子系统和控制子系统二者供电的供电子系统；所述控制子系统包括ICP控制器、用于接收ICP控制器数据的处理器、以及用于控制电路通断的执行器，所述处理器与ICP控制器连接；所述电压检测子系统包括电网侧电压检测器、蓄电池侧电压检测器、以及逆变侧电压检测器。本实用新型旨在基于储能变流器可对电网及蓄电等系统进行电压检测，且同时适用于交流电压与直流电压的检测，具有良好的适用性和可靠性；通过采用三侧电压检测，实现了多重检测，检测可靠性更高。

Description

一种储能变流器集成电压检测控制系统

技术领域

本实用新型属于储能系统控制技术领域，尤其是涉及一种储能变流器集成电压检测控制系统。

背景技术

随着风电、水电及火电等能源行业的发展，对后备储能系统的需求日益提高，储能变流器在其中对电网起着削峰填谷作用，为有效保证电网可靠运行，需对电网、蓄电等系统进行电压检测，根据检测到的电压进行相关数据的分析与处理，避免因高电压穿越、低电压穿越对系统造成影响等。但现有的电压检测控制系统结构复杂，适用性和可靠性不佳，仅能实现对供电系统单一侧电压的检测，无法对供电系统整体的电压情况进行实时的检测，尤其是不能根据电压检测情况进行不脱网连续运行及电网切出的动作，容易导致供电系统在运行过程中发生损坏。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种储能变流器集成电压检测控制系统，以解决现有电压检测控制系统不能根据电压检测情况进行电网切出的问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种储能变流器集成电压检测控制系统，包括电压检测子系统、控制子系统、以及为电压检测子系统和控制子系统二者供电的供电子系统；

所述控制子系统包括ICP控制器、用于接收ICP控制器数据的处理器、以及用于控制电路通断的执行器，所述执行器及处理器均与 ICP控制器连接；

所述电压检测子系统包括电网侧电压检测器、蓄电池侧电压检测器、以及逆变侧电压检测器；所述电网侧电压检测器的输入端与三相电网进线连接，输出端与ICP控制器连接；所述蓄电池侧电压检测器的输入端与蓄电池连接，输出端与ICP控制器连接；所述逆变侧电压检测器的输入端与蓄电池进线连接，输出端与ICP控制器连接。

进一步的，所述执行器包括用于控制储能变流器与蓄电池连接电路通断的直流隔离开关、以及用于控制储能变流器与电网连接电路通断的交流接触器；所述直流隔离开关和交流接触器均与ICP控制器连接。

进一步的，所述逆变侧电压检测器对应储能变流器和直流隔离开关之间的位置设置。

进一步的，所述电网侧电压检测器的输入端通过电网侧熔断器与三相电网进线连接。

进一步的，所述蓄电池侧电压检测器的输入端通过蓄电池侧熔断器与蓄电池连接。

进一步的，所述逆变侧电压检测器的输入端通过逆变侧熔断器与蓄电池进线连接。

进一步的，所述电网侧电压检测器、蓄电池侧电压检测器、以及逆变侧电压检测器均至少设置两个。

进一步的，所述供电子系统包括直流开关电源，所述直流开关电源的输入端与电网连接，所述ICP控制器、电网侧电压检测器、蓄电池侧电压检测器、以及逆变侧电压检测器的供电端均与直流开关电源的输出端连接。

相对于现有技术，本实用新型所述的一种储能变流器集成电压检测控制系统具有以下优势：

本实用新型旨在基于储能变流器可对电网及蓄电等系统进行电压检测，且同时适用于交流电压与直流电压的检测，具有良好的适用性和可靠性；通过采用三侧电压检测，实现了多重检测，检测可靠性更高，电压检测器可实时检测电网及蓄电系统的电压状态，当某一系统电压异常时，ICP控制器可快速执行相应保护动作，避免设备受损。

本实用新型可根据供电系统电压检测情况将电压信号反馈至ICP 控制器并执行相应动作，保证供电系统正常运行；通过电压检测器可实时检测网侧电压和蓄电池电压情况，对高电压穿越和低电压穿越起着有效的检测作用，根据电压检测情况进行不脱网连续运行及电网切出等动作，并根据实际情况控制蓄电系统充放电操作，避免因高电压穿越、低电压穿越对供电系统造成影响，有利于提高电网及蓄电系统运行的可靠性。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的一种储能变流器集成电压检测控制系统框图；

图2为本实用新型实施例所述的一种储能变流器集成电压检测控制系统中电压检测子系统的电路连接示意图；

图3为本实用新型实施例所述的一种储能变流器集成电压检测控制系统中电网侧电压检测器的电路连接示意图；

图4为本实用新型实施例所述的一种储能变流器集成电压检测控制系统中蓄电池侧电压检测器的电路连接示意图；

图5为本实用新型实施例所述的一种储能变流器集成电压检测控制系统中逆变侧电压检测器的电路连接示意图；

图6为本实用新型实施例所述的一种储能变流器集成电压检测控制系统中供电子系统的电路连接示意图；

图7为本实用新型实施例所述的一种储能变流器集成电压检测控制系统中ICP控制器的拓展图。

附图标记说明：

1、电网侧电压检测器；2、逆变侧电压检测器；3、蓄电池侧电压检测器；4、直流隔离开关；5、逆变侧熔断器；6、电网侧熔断器； 7、蓄电池侧熔断器。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指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”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

一种储能变流器集成电压检测控制系统，如图1至图7所示，包括电压检测子系统、控制子系统、以及为电压检测子系统和控制子系统二者供电的供电子系统；所述控制子系统包括ICP控制器、用于接收ICP控制器数据的处理器、以及用于控制电路通断的执行器，所述执行器及处理器均与ICP控制器连接；所述电压检测子系统包括电网侧电压检测器1、蓄电池侧电压检测器3、以及逆变侧电压检测器2；所述电网侧电压检测器1的输入端与三相电网进线连接，输出端与 ICP控制器连接；所述蓄电池侧电压检测器3的输入端与蓄电池连接，输出端与ICP控制器连接；所述逆变侧电压检测器2的输入端与蓄电池进线连接，输出端与ICP控制器连接。

可选的，电网侧电压检测器1、蓄电池侧电压检测器3、以及逆变侧电压检测器2均可以采用现有电压检测器，ICP控制器可以采用现有与电压检测器配合的电压检测控制器，以实现对电压检测器数据的收集和处理，通过ICP控制器内部的可编程处理器，ICP控制器可根据电压信号情况进行电压数据的相关处理，以实现对执行器的控制；处理器可以采用PC计算机，PC计算机可以通过数据传输模块与ICP 控制器连接，以实现数据的传输，PC计算机可用于存储和显示检测数据，便于数据的记录和观察，有利于检测数据的后续复杂处理。

通过采用三侧电压检测，增加了这种检测控制系统的检测盈余，实现了对电压的多处、多次检测，有利于增加这种检测控制系统检测的准确性和可靠性，降低了单一电压检测器故障可能造成系统失效或损坏的可能性。其中，网侧电压检测可监测输入电压状态，当出现电压异常时可执行切断储能变流器与电网连接，同时可有效控制高低穿影响，保护储能变流器不受损坏；蓄电池电压检测，可有效检测蓄电池电压状态，可确保蓄电池能稳定的进行充、放电等操作，且当蓄电池电压过低时，可控制切断蓄电池与电网连接，避免蓄电池组深度放电影响其使用寿命；逆变侧电压检测可有效检测储能变流器与蓄电池电压连接，可检测连接相序是否正确，避免出现极性接反情况下起机造成短路故障

可选的，电压检测器可以采用现有的电压传感器，例如可采用型号为NVCT.1500-13N(NCV1-2250/SP3)的电压传感器；ICP控制器可以采用CPU控制器，例如采用型号为：6ES7155-6AU01-0CN0的高性能 ET200SP模块，以实现对电压检测数据的处理，以及对执行器的控制。 ICP控制器可以通过电压检测模块连接电压传感器，实现数据的采集和处理；电压检测模块型号可以采用型号为6SL3053-0AA0-3AA1的检测模块；本领域技术人员也可以根据需要选择合适的ICP控制器，以实现对电压检测数据的收集处理，以及对执行器的控制即可，本实用新型的主要创新在于对控制系统整体架构的设计，不涉及具体的电压检测器和ICP控制器的结构改进，因此在这里不再赘述。

所述电网侧电压检测器1的输入端通过电网侧熔断器6与三相电网进线连接。如图3所示，1TV4为电压检测器，检测电网侧进线电压；1FU4为电网侧熔断器6，对电压检测器进行电路保护；其中， 1TV4:A,B,C为检测电压点分别与网侧三相电连接，24V与GND为电压检测器的电源供电部分，UAB\UBC\UCD\GND为反馈电压值，反馈至ICP 控制器。

所述蓄电池侧电压检测器3的输入端通过蓄电池侧熔断器7与蓄电池连接。如图4所示，5TV6为电压检测器，检测蓄电系统(蓄电池)电压；5FU6为蓄电池侧熔断器7，对电压检测器进行电路保护；其中5TV6:A,B,C为检测电压点分别与网侧三相电连接，24V与GND 为电压检测器的电源供电部分，UAB\UBC\UCD\GND为反馈电压值，反馈至ICP控制器。

所述逆变侧电压检测器2的输入端通过逆变侧熔断器5与蓄电池进线连接。如图5所示，4TV3为电压检测器，检测蓄电系统(蓄电池)进线电压；4FU3为逆变侧熔断器5，对电压检测器进行电路保护； 4FU3可以采用快速熔断器，可保护电压检测器因过流受损，同时也可保护整个储能系统，避免因电压检测器内部短路对储能系统造成的影响；其中4TV3:A,B,C为检测电压点分别与网侧三相电连接，24V 与GND为电压检测器的电源供电部分，UAB\UBC\UCD\GND为反馈电压值，反馈至ICP控制器。

所述执行器包括用于控制储能变流器与蓄电池连接电路通断的直流隔离开关4、以及用于控制储能变流器与电网连接电路通断的交流接触器；交流接触器可以频繁分断控制回路，相比断路器电气寿命较长，同时可远程控制其供电回路分断与闭合，操作较简便，有利于提高这种检测控制系统的使用寿命和可靠性。所述直流隔离开关4和交流接触器均与ICP控制器连接。所述逆变侧电压检测器2对应储能变流器和直流隔离开关4之间的位置设置。

所述电网侧电压检测器1、蓄电池侧电压检测器3、以及逆变侧电压检测器2均至少设置两个。通过设置多个电压检测器，可以使这种电压检测控制系统预留部分检测回路，如上级储能系统未具备电压检测系统，可通过该系统预留位置进行电压检测并反馈相关数据，有利于提高这种电压检测和控制系统的适用性。

所述供电子系统包括直流开关电源，所述直流开关电源的输入端与电网连接，所述ICP控制器、电网侧电压检测器1、蓄电池侧电压检测器3、以及逆变侧电压检测器2的供电端均与直流开关电源的输出端连接。直流开关电源可将市电或高压电转换成低压电，为控制器等设备提供供电，供电方式更加简单，稳定可靠。

本实用新型旨在基于储能变流器可对电网及蓄电等系统进行电压检测，且同时适用于交流电压与直流电压的检测，具有良好的适用性和可靠性；通过采用三侧电压检测，实现了多重检测，检测可靠性更高，电压检测器可实时检测电网及蓄电系统的电压状态，当某一系统电压异常时，ICP控制器可快速执行相应保护动作，避免设备受损。

可选的，如图6所示，20PW1为直流开关电源，可将850V直流电源转换成24V直流电源，并分配个X8(24V DC),X9(0V DC)电源端子排，为电压检测器及ICP控制器提供电源供电。

一种应用所述储能变流器集成电压检测控制系统的控制方法，包括：S1、电网侧电压检测器检测电网侧电压，ICP控制器实时检测并记录电压情况；当电网侧电压在正常范围值时，ICP控制器控制交流接触器闭合，将储能变流器与电网连接；当电网侧电压跌落或升高超过正常电压范围值时，ICP控制器控制交流接触器断开，切断储能变流器与电网的连接；

S2、蓄电池侧电压检测器检测蓄电池直流电压，ICP控制器实时检测并记录电压情况；当蓄电池电压处于正常电压范围值时，ICP控制器控制直流隔离开关闭合，对蓄电池进行充放电；当蓄电池电压处于非正常电压范围值时，ICP控制器控制直流隔离开关断开，切断储能变流器与蓄电池的连接；

S3、逆变侧电压检测器检测储能变流器逆变模块的直流电压，ICP控制器实时检测并记录电压情况；当直流电压处于正常电压范围值时，ICP控制器控制交流接触器闭合，将储能变流器与电网连接；当直流电压处于非正常电压范围值时，ICP控制器控制交流接触器断开，切断储能变流器与电网的连接。

所述步骤S3中，逆变侧电压检测器的具体检测步骤如下：

S31、当储能变流器处于整流过程中时，逆变侧电压检测器检测蓄电池的充电电压值；S32、当储能变流器处于逆变过程中时，逆变侧电压检测器检测蓄电池经直流隔离开关到储能变流器逆变模块的放电电压值。

通过采用上述控制方法，这种检测控制系统具有网侧和蓄电系统两级电压检测能力，检测效果更好，且可实现对网侧和蓄电系统的控制，确保网侧和蓄电系统安全。现有控制方法主要为网侧和蓄电系统外接控制器，并利用外接控制器的通讯传输信号让储能变流器执行分合闸、充放电等操作。

本方案相比于现有控制方法，增加了网侧及蓄电系统的电压检测，并通过电压检测信号实时反馈实现对储能变流器分合闸、以及充放电的操作，可以避免通讯传输信号干扰或异常对检测控制系统的影响；当通讯传输信号异常时，这种检测控制系统可通过自带的电压检测子系统识别相应风险，通过设置多侧电压检测，实现了多重检测保证，提高了检测控制系统的有效性，可有效提高产品竞争力。

如图3所示，正常运行时，1TV4检测网侧电网电压，ICP控制器实时检测并记录电压情况，正常运行19K1中间继电器触点闭合，1KM8 交流接触器线圈得电闭合，当电网电压跌落或高升超过正常电压范围后，ICP控制器会触发交流接触器1KM8分断触点，将储能变流器与电网切断。

5TV6检测蓄电系统直流电压，实时检测并记录蓄电系统电压，当蓄电系统电压处于非正常电压范围值时，会根据检测情况通过控制 5Q4直流隔离开关对蓄电系统进行充放电或切断，保证系统正常运行。

4TV3检测逆变器直流电压：正常运行时4TV3检测功率模块的直流电压，当异常时会切断1KM8交流接触器，断开其与电网连接。该系统可针对储能系统进行相应电压检测，可有效控制因电压异常如高低穿等情况对电网及设备的损坏，同时具备预留接口，适用外部供电系统较强。

本实用新型可根据供电系统电压检测情况将电压信号反馈至ICP 控制器并执行相应动作，保证供电系统正常运行；通过电压检测器可实时检测网侧电压和蓄电池电压情况，对高电压穿越和低电压穿越起着有效的检测作用，根据电压检测情况进行不脱网连续运行及电网切出等动作，并根据实际情况控制蓄电系统充放电操作，避免因高电压穿越、低电压穿越对供电系统造成影响，有利于提高电网及蓄电系统运行的可靠性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种储能变流器集成电压检测控制系统，其特征在于：包括电压检测子系统、控制子系统、以及为电压检测子系统和控制子系统二者供电的供电子系统；

所述控制子系统包括ICP控制器、用于接收ICP控制器数据的处理器、以及用于控制电路通断的执行器，所述执行器及处理器均与ICP控制器连接；

所述电压检测子系统包括电网侧电压检测器、蓄电池侧电压检测器、以及逆变侧电压检测器；所述电网侧电压检测器的输入端与三相电网进线连接，输出端与ICP控制器连接；所述蓄电池侧电压检测器的输入端与蓄电池连接，输出端与ICP控制器连接；所述逆变侧电压检测器的输入端与蓄电池进线连接，输出端与ICP控制器连接。

2.根据权利要求1所述的一种储能变流器集成电压检测控制系统，其特征在于：所述执行器包括用于控制储能变流器与蓄电池连接电路通断的直流隔离开关、以及用于控制储能变流器与电网连接电路通断的交流接触器；所述直流隔离开关和交流接触器均与ICP控制器连接。

3.根据权利要求2所述的一种储能变流器集成电压检测控制系统，其特征在于：所述逆变侧电压检测器对应储能变流器和直流隔离开关之间的位置设置。

4.根据权利要求1所述的一种储能变流器集成电压检测控制系统，其特征在于：所述电网侧电压检测器的输入端通过电网侧熔断器与三相电网进线连接。

5.根据权利要求1所述的一种储能变流器集成电压检测控制系统，其特征在于：所述蓄电池侧电压检测器的输入端通过蓄电池侧熔断器与蓄电池连接。

6.根据权利要求1所述的一种储能变流器集成电压检测控制系统，其特征在于：所述逆变侧电压检测器的输入端通过逆变侧熔断器与蓄电池进线连接。

7.根据权利要求1所述的一种储能变流器集成电压检测控制系统，其特征在于：所述电网侧电压检测器、蓄电池侧电压检测器、以及逆变侧电压检测器均至少设置两个。

8.根据权利要求1所述的一种储能变流器集成电压检测控制系统，其特征在于：所述供电子系统包括直流开关电源，所述直流开关电源的输入端与电网连接，所述ICP控制器、电网侧电压检测器、蓄电池侧电压检测器、以及逆变侧电压检测器的供电端均与直流开关电源的输出端连接。

Images