CN217112528U - 一种新型储能变流器的并离网测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电力电子技术领域，具体涉及一种新型储能变流器的并离网测试系统，包括，降压变压器，降压变压器的一次侧连接电网电压；电网模拟不间断电源，连接于降压变压器的二次侧和一参考节点之间；第一隔离变压器，隔离变压器的一次侧连接参考节点；第一储能变流器，第一储能变流器的交流端连接第一隔离变压器的二次侧；第二储能变流器，第二储能变流器的交流端连接第一隔离变压器的二次侧，第二储能变流器的直流端连接所述第一储能变流器的直流端；第二隔离变压器，第二隔离变压器的一次侧连接参考节点；交直流变换电源，交直流变换电源的交流端连接第二隔离变压器的二次侧，直流电源的直流端连接第二储能变流器的直流端。

Description

一种新型储能变流器的并离网测试系统

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，具体涉及一种新型储能变流器的并离网测试系统。

背景技术

随着电力电子技术的发展，储能变流器在光伏、风电等新能源并网场合、电网调频调峰、用户侧等方面应用越来越广泛。储能变流器的能量可以双向流动，既可以将电网富裕的电能通过AC/DC变换储存到储能电池中，也可以将电池储存的电能通过DC/AC变换输出到电网或用电负载。储能变流器的工作模式包括并网模式和离网模式两种，因此出厂试验时，储能变流器需要同时进行满功率的并离网出厂试验。并网模式测试一般配备一台满功率双向AC/AC交流源用以模拟电网，一台满功率双向AC/DC直流源用以模拟电池，交流源和直流源的AC侧连接到同一电网，离网模式测试配备一台满功率AC/DC直流源及满功率RLC电子负载。

现有的出厂试验装置，需要配备多个满功率电源模拟装置及RLC负载，控制系统复杂，价格昂贵，特别是离网模式下，输出能量通过RLC负载消耗掉，浪费大量电能。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种新型储能变流器的并离网测试系统，解决以上技术问题；

一种新型储能变流器的并离网测试系统，包括，

降压变压器，所述降压变压器的一次侧可控制地连接电网电压；

电网模拟不间断电源，连接于所述降压变压器的二次侧和一参考节点之间；

第一隔离变压器，所述第一隔离变压器的一次侧可控制地连接所述参考节点；

第一储能变流器，所述第一储能变流器的交流端可控制地连接所述第一隔离变压器的二次侧；

第二储能变流器，所述第二储能变流器的交流端可控制地连接所述第一隔离变压器的二次侧，所述第二储能变流器的直流端连接所述第一储能变流器的直流端；

第二隔离变压器，所述第二隔离变压器的一次侧可控制地连接所述参考节点；

交直流变换电源，所述交直流变换电源的交流端可控制的连接所述第二隔离变压器的二次侧，所述直流电源的直流端连接所述第二储能变流器的直流端。

优选的，其中，所述并离网测试系统还包括，

第一开关，设置于所述电网电压和所述降压变压器的一次侧之间；

第二开关，设置于所述参考节点和所述第一隔离变压器的一次侧之间；

第三开关，设置于所述第一隔离变压器的二次侧和所述第一储能变流器的交流端之间；

第四开关，设置于所述第一隔离变压器的二次侧和所述第二储能变流器的交流端之间；

第五开关，设置于所述参考节点和所述第二隔离变压器的一次侧之间；

第六开关，设置于所述第二隔离变压器的二次侧和所述交直流变换电源的交流端之间。

优选的，其中，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关闭合，所述第五开关断开，所述第六开关闭合/断开，形成并网测试回路。

优选的，其中，切换所述第一储能变流器工作于整流模式，将所述第一储能变流器的交流端输入的电压转换为直流电压自所述第一储能变流器的直流端输出，切换所述第二储能变流器工作于逆变模式，将所述第二储能变流器的直流端输入电压转换为交流电压自所述第二储能变流器的交流端输出，形成并网充电测试回路。

优选的，其中，切换所述第一储能变流器工作于逆变模式，将所述第一储能变流器的直流端输入电压转换为交流电压自所述第一储能变流器的交流端输出，切换所述第二储能变流器工作于整流模式，将所述第二储能变流器的交流端输入的电压转换为直流电压自所述第一储能变流器的直流端输出，形成并网充电测试回路。

优选的，其中，所述第一开关，所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关和所述第六开关闭合，所述第二开关断开，形成离网测试回路。

优选的，其中，切换所述第一储能变流器工作于离网放电模式，将所述第一储能变流器的直流端输入电压转换为交流电压自所述第一储能变流器的交流端输出，切换所述第二储能变流器工作于负载运行模式，将所述第二储能变流器的交流端输入的电压转换为直流电压自所述第一储能变流器的直流端输出，形成离网测试循环回路。

优选的，其中，所述交直流变换电源的直流端连接所述第二储能变流器的直流端，为所述离网测试循环回路提供电能。

优选的，其中，所述第一隔离变压器为三卷线隔离变压器，所述第二隔离变压器为两卷线隔离变压器。

优选的，其中，并离网测试时，所述第一隔离变压器和所述第一储能变流器的设备容量为额定功率。

本实用新型的有益效果：由于采用以上技术方案，本实用新型构成设备数量减少，容量下降，测试过程消耗极少电能，系统成本大幅下降，特别是离网模式下也采用能量循环方式，测试所需电能大幅下降。

附图说明

图1为本实用新型实施例中系统主回路示意图；

图2为本实用新型实施例中并网充电测试示意图；

图3为本实用新型实施例中并网放电测试示意图；

图4为本实用新型实施例中离网测试示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

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。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。

一种新型储能变流器的并离网测试系统，如图1所示，包括，

降压变压器1，降压变压器1的一次侧可控制地连接电网电压；

电网模拟不间断电源2，连接于降压变压器1的二次侧和一参考节点8之间；

第一隔离变压器3，隔离变压器的一次侧可控制地连接参考节点8；

第一储能变流器4，第一储能变流器4的交流端可控制地连接第一隔离变压器3的二次侧；

第二储能变流器5，第二储能变流器5的交流端可控制地连接第一隔离变压器3的二次侧，第二储能变流器5的直流端连接第一储能变流器4的直流端；

第二隔离变压器6，第二隔离变压器6的一次侧可控制地连接参考节点8；

交直流变换电源7，交直流变换电源7的交流端可控制的连接第二隔离变压器6的二次侧，直流电源的直流端连接第二储能变流器5的直流端。

具体地，本实用新型提出并离网测试系统，通过使用一台同规格储能变流器、三卷线变压器、小容量交直流变换电源及辅助开关柜，通过变更储能变流器工作模式，使其满足直流源、交流源、RLC负载三种功能，通过能量循环流动方式，实现并离网模式下的全功率出厂测试，与现有技术相比，构成设备数量减少，容量下降，测试过程消耗极少电能，系统成本大幅下降，特别是离网模式下也采用能量循环方式，测试所需电能大幅下降。

具体地，在并离网测试系统中，储能变流器是系统中控制能量流动的主要设备，负责系统电网基本的能量流动控制以及高级策略的实施，以及并离网切换功能，均离不开储能变流器。在电网控制技术以及并离网切换技术的研究中，储能变流器的控制显得尤为重要。储能变流器运行模式按照其是否并电网运行分为并网模式和离网模式。

在一种较优的实施例中，并离网测试系统还包括，

第一开关9，设置于电网电压和降压变压器1的一次侧之间；

第二开关10，设置于参考节点8和第一隔离变压器3的一次侧之间；

第三开关11，设置于第一隔离变压器3的二次侧和第一储能变流器4的交流端之间；

第四开关12，设置于第一隔离变压器3的二次侧和第二储能变流器5的交流端之间；

第五开关13，设置于参考节点8和第二隔离变压器6的一次侧之间；

第六开关14，设置于第二隔离变压器6的二次侧和交直流变换电源7的交流端之间。

在一种较优的实施例中，第一开关9，第二开关10，第三开关11和第四开关12闭合，第五开关13断开，第六开关14闭合/断开，形成并网测试回路。

其中，仅第一隔离变压器3、第二储能变流器5容量需要满功率，其他设备容量仅需满足回路的功率损耗需求，相当于满功率10％-20％左右的容量。

需要说明的是，当电网正常运行时，储能变流器主要工作在并网模式。在并网模式下，储能变流器需要实现储能介质与电网之间能量的相互转换。因此，并网控制的优劣决定着储能系统乃至整个电网能否稳定运行。由于并网模式下储能变流器逆变侧的交流电压已被电网箝位，因此储能变流器的并网控制常常采用的是电流控制策略。

具体地，并网充电测试时，如图2所示，切换第一储能变流器4工作于整流模式，将第一储能变流器4的交流端输入的电压转换为直流电压自第一储能变流器4的直流端输出，切换第二储能变流器5工作于逆变模式，将第二储能变流器5的直流端输入电压转换为交流电压自第二储能变流器5的交流端输出，形成并网放电测试回路。

具体地，并网放电时，如图3所示，切换第一储能变流器4工作于逆变模式，将第一储能变流器4的直流端输入电压转换为交流电压自第一储能变流器4的交流端输出，切换第二储能变流器5工作于整流模式，将第二储能变流器5的交流端输入的电压转换为直流电压自第一储能变流器5的直流端输出，形成并网放电测试回路。

具体地，当电网出现严重故障或长时间无电的情况下，为了保证给重要负荷供电，储能变流器需要工作在离网模式。在离网模式下，储能变流器需要调节输出电压的幅值、频率和相位，使其满足用电设备的要求。

在一种较优的实施例中，如图4所示，第三开关11，第四开关12，第五开关13和第六开关14闭合，第二开关10断开，形成离网测试回路。

具体地，即系统不但可以在上级电网失电情况下被动进入离网运行状态，也可以在上级电网供电质量较差，如供电电压三相不平衡度偏高、频率或电压幅值超出正常运行范围等情况下，断开公共连接点开关，主动进入离网运行状态。

具体地，离网测试时，第一储能变流器4工作于离网放电模式，将第一储能变流器4的直流端输入电压转换为交流电压自第一储能变流器4的交流端输出，第二储能变流器5工作于负载运行模式，将第二储能变流器5的交流端输入的电压转换为直流电压自第二储能变流器的直流端输出，形成离网测试循环回路。

具体地，离网模式下，交直流变换电源7作为电池模拟装置，为储能变流器提供少量电能(满功率10％-20％左右的容量)，用于系统启动及回路的功率损耗。通过调节功率因数将第二储能变流器5设定为负载运行模式，将AC电能转换为DC电能，第一储能变流器4工作于离网放电模式，将DC电能转换为AC电能，此时第一隔离变压器3的一次侧与电网模拟不间断电源2断开，仅利用二次侧绕组实现AC电能的循环流动。

需要说明的是，由于，大部分电能通过第一隔离变压器3形成了循环流动，降压变压器1仅需提供回路的功率损耗需求，相当于满功率10％-20％左右的容量。串入的电网模拟不间断电源2用以模拟电网的各种工况，同样只需要满功率10％-20％左右的容量。

具体地，交直流变换电源7的直流端连接第二储能变流器5的直流端，为离网测试循环回路提供电能，用于系统启动及回路的功率损耗。

在一种较优的实施例中，以2MW储能变流器为例，第二储能变流器5、第一隔离变压器3、第二隔离变压器6、降压变压器1、交直流变换电源7效率均按97％效率计算，考虑一定的裕量，并离网测试回路中各部分设备容量如下所示:

并网模式时，各部分功率计算如下：

第一储能变流器4损耗＝2MW*(100％-97％)＝60kW；

第二储能变流器5损耗＝2MW*(100％-97％)＝60kW；

第一隔离变压器3损耗＝2MW*(100％-97％)＝60kW；

电网模拟不间断电源2的设备容量＝(60+60+60)/97％/0.8＝232kW，考虑其中0.8的功率因数，再取一定裕量，设定为250kW；

降压变压器1的设备容量＝250kW/97％＝260kW。

离网模式时，各部分所需功率计算如下：

第一储能变流器4损耗＝2MW*(100％-97％)＝60kW；

第二储能变流器5损耗＝2MW*(100％-97％)＝60kW；

第一隔离变压器3损耗＝2MW*(100％-97％)＝60kW；

交直流变换电源7的设备容量＝(60+60+60)kW/97％＝185kW，取一定裕量，设定为200kW；

第二隔离变压器6的设备容量＝200kW/97％＝206kW；

电网模拟不间断电源2所需的设备容量＝206kW/97％＝212kW；

降压变压器1所需的设备容量＝212kW/97％＝220kW；

综合两种模式，取容量较大值作为最终系统配置容量。

具体地，第一隔离变压器3为三卷线隔离变压器，第二隔离变压器6为两卷线隔离变压器。

以上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种新型储能变流器的并离网测试系统，其特征在于，包括，

降压变压器，所述降压变压器的一次侧可控制地连接电网电压；

电网模拟不间断电源，连接于所述降压变压器的二次侧和一参考节点之间；

第一隔离变压器，所述第一隔离变压器的一次侧可控制地连接所述参考节点；

第一储能变流器，所述第一储能变流器的交流端可控制地连接所述第一隔离变压器的二次侧；

第二储能变流器，所述第二储能变流器的交流端可控制地连接所述第一隔离变压器的二次侧，所述第二储能变流器的直流端连接所述第一储能变流器的直流端；

第二隔离变压器，所述第二隔离变压器的一次侧可控制地连接所述参考节点；

交直流变换电源，所述交直流变换电源的交流端可控制的连接所述第二隔离变压器的二次侧，所述交直流变换电源的直流端连接所述第二储能变流器的直流端。

2.根据权利要求1所述的并离网测试系统，其特征在于，所述并离网测试系统还包括，

第一开关，设置于所述电网电压和所述降压变压器的一次侧之间；

第二开关，设置于所述参考节点和所述第一隔离变压器的一次侧之间；

第三开关，设置于所述第一隔离变压器的二次侧和所述第一储能变流器的交流端之间；

第四开关，设置于所述第一隔离变压器的二次侧和所述第二储能变流器的交流端之间；

第五开关，设置于所述参考节点和所述第二隔离变压器的一次侧之间；

第六开关，设置于所述第二隔离变压器的二次侧和所述交直流变换电源的交流端之间。

3.根据权利要求2所述的并离网测试系统，其特征在于，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关闭合，所述第五开关断开，所述第六开关闭合/断开，形成并网测试回路。

4.根据权利要求3所述的并离网测试系统，其特征在于，切换所述第一储能变流器工作于整流模式，将所述第一储能变流器的交流端输入的电压转换为直流电压自所述第一储能变流器的直流端输出，切换所述第二储能变流器工作于逆变模式，将所述第二储能变流器的直流端输入电压转换为交流电压自所述第二储能变流器的交流端输出，形成并网充电测试回路。

5.根据权利要求3所述的并离网测试系统，其特征在于，切换所述第一储能变流器工作于逆变模式，将所述第一储能变流器的直流端输入电压转换为交流电压自所述第一储能变流器的交流端输出，切换所述第二储能变流器工作于整流模式，将所述第二储能变流器的交流端输入的电压转换为直流电压自所述第一储能变流器的直流端输出，形成并网充电测试回路。

6.根据权利要求2所述的并离网测试系统，其特征在于，所述第一开关，所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关和所述第六开关闭合，所述第二开关断开，形成离网测试回路。

7.根据权利要求6所述的并离网测试系统，其特征在于，切换所述第一储能变流器工作于离网放电模式，将所述第一储能变流器的直流端输入电压转换为交流电压自所述第一储能变流器的交流端输出，切换所述第二储能变流器工作于负载运行模式，将所述第二储能变流器的交流端输入的电压转换为直流电压自所述第二储能变流器的直流端输出，形成离网测试循环回路。

8.根据权利要求7所述的并离网测试系统，其特征在于，所述交直流变换电源的直流端连接所述第二储能变流器的直流端，为所述离网测试循环回路提供电能。

9.根据权利要求1所述的并离网测试系统，其特征在于，所述第一隔离变压器为三卷线隔离变压器，所述第二隔离变压器为两卷线隔离变压器。

10.根据权利要求1所述的并离网测试系统，其特征在于，并离网测试时所述第一隔离变压器和所述第一储能变流器的设备容量为额定功率。

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