一种储能变流器用电流传感器检测及控制系统的制作方法

1.本实用新型属于储能系统检测技术领域，尤其是涉及一种储能变流器用电流传感器检测及控制系统。


背景技术：

2.随着储能行业的发展，储能变流器性能在起着关键作用；通过电流传感器可对储能系统进行电流检测，可为功率测试、效率测试提供强有力的数据支持；同时为保证设备正常运行，需对各关键电气系统进行相关电流检测，避免因电流异常对产品造成损害；但现有的电流检测系统结构复杂，可靠性不佳，无法实时检测并记录相关电流数值；而且现有检测系统仅能实现电网电流的粗略检测，检测效果不佳，导致不能及时实现对储能变流器与电网通断的控制，对储能变流器无法起到保护作用，容易造成储能变流器因电流异常发生损坏。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型旨在提出一种储能变流器用电流传感器检测及控制系统，以解决现有电流检测系统无法有效保护储能变流器的问题。
4.为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
5.一种储能变流器用电流传感器检测及控制系统，包括电流检测子系统、控制子系统、以及为电流检测子系统和控制子系统二者供电的供电子系统；
6.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；
7.所述电流检测子系统包括网侧电流检测单元和蓄电池侧电流检测单元，所述网侧电流检测单元包括滤波电容电流检测器和交流电流检测器，所述蓄电池侧电流检测单元包括直流电流检测器；所述滤波电容电流检测器检测端对应网侧滤波电容与电网三相进线之间的位置设置，输出端与icp控制器连接；所述交流电流检测器检测端对应储能变流器逆变模块的三相进线设置，输出端与icp控制器连接；所述直流电流检测器检测端对应储能变流器逆变模块的直流出线设置，输出端与icp控制器连接。
8.进一步的，所述执行器包括用于控制储能变流器与电网连接电路通断的网侧断路器；所述网侧断路器与icp控制器连接。
9.进一步的，所述电网三相进线包括a相线、b相线、以及c相线，所述滤波电容电流检测器包括用于检测a相线电流的a相线滤波电容电流传感器、以及用于检测c相线电流的c相线滤波电容电流传感器；所述a相线滤波电容电流传感器和c相线滤波电容电流传感器的输出端均与icp控制器连接。
10.进一步的，所述交流电流检测器包括用于检测a相线电流的a相线交流电流传感器、用于检测b相线电流的b相线交流电流传感器、以及用于检测c相线电流的c相线交流电流传感器；所述a相线交流电流传感器、b相线交流电流传感器、以及c相线交流电流传感器
的输出端均与icp控制器连接。
11.进一步的，所述供电子系统包括第一直流开关电源和第二直流开关电源，所述第一直流开关电源与第二直流开关电源串联，第一直流开关电源的输入端与电网连接，输出端与第二直流开关电源的输入端连接；所述icp控制器、滤波电容电流检测器、交流电流检测器、以及直流电流检测器的供电端均与第二直流开关电源的输出端连接。
12.相对于现有技术，本实用新型所述的一种储能变流器用电流传感器检测及控制系统具有以下优势：
13.本实用新型旨在基于储能变流器可对网侧交流电流、逆变器直流电流进行电流检测，方便后续通过数据处理单元计算产品效率等信息；同时，通过实时监测并记录相关电流数值，当电流异常时，这种检测及控制系统也可以通过icp控制器切断网侧交流断路器开关，断开储能变流器与电网的连接，避免储能变流器因电流异常导致的损坏，有利于提高储能变流器在使用过程中的安全性。
附图说明
14.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：
15.图1为本实用新型实施例所述的一种储能变流器用电流传感器检测及控制系统框图；
16.图2为本实用新型实施例所述的一种储能变流器用电流传感器检测及控制系统中电流检测子系统的电路连接示意图；
17.图3为本实用新型实施例所述的一种储能变流器用电流传感器检测及控制系统中滤波电容电流检测器的电路连接示意图；
18.图4为本实用新型实施例所述的一种储能变流器用电流传感器检测及控制系统中交流电流检测器的电路连接示意图；
19.图5为本实用新型实施例所述的一种储能变流器用电流传感器检测及控制系统中直流电流检测器的电路连接示意图；
20.图6为本实用新型实施例所述的一种储能变流器用电流传感器检测及控制系统中供电子系统的电路连接示意图；
21.图7为本实用新型实施例所述的一种储能变流器用电流传感器检测及控制系统中icp控制器的拓展图。
22.附图标记说明：
23.1、滤波电容电流检测器；2、交流电流检测器；3、直流电流检测器。
具体实施方式
24.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。
25.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。
26.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。
27.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
28.一种储能变流器用电流传感器检测及控制系统，如图1至图7所示，包括电流检测子系统、控制子系统、以及为电流检测子系统和控制子系统二者供电的供电子系统；
29.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；
30.可选的，icp控制器可以采用现有与电流传感器配合的电流检测控制器，以实现对电流传感器检测数据的收集和处理，通过icp控制器内部的可编程处理器，icp控制器可根据电流信号情况进行电流数据的相关处理，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。
31.所述电流检测子系统包括网侧电流检测单元和蓄电池侧电流检测单元，所述网侧电流检测单元包括滤波电容电流检测器1和交流电流检测器2，所述蓄电池侧电流检测单元包括直流电流检测器3；所述滤波电容电流检测器1检测端对应网侧滤波电容与电网三相进线之间的位置设置，输出端与icp控制器连接；所述交流电流检测器2 检测端对应储能变流器逆变模块的三相进线设置，输出端与icp控制器连接；所述直流电流检测器3检测端对应储能变流器逆变模块的直流出线设置，输出端与icp控制器连接。
32.这种检测及控制系统可以实现三侧电流检测，三侧电流检测分别为网侧交流电流检测、蓄电池直流电流检测、及滤波电容电流检测；其中，前两项电流检测主要可用于检测储能变流器整流、逆变工作状态，通过检测及控制系统能够有效测试、记录相关运行数据；滤波电容作为储能变流器主回路的一个关键系统，在滤波过程中会分走一部分电能，滤波电容电流检测的作用一是可检测此回路工作状态，出现电流异常时可及时反馈给icp控制器执行相关操作，二是后续可用于运行过程中的功率损耗计算。
33.可选的，网侧电流检测单元也可以用于检测电网侧的总电流，电网侧的总电流数据包括网侧滤波电容电流和逆变模块交流电流这两部分，该数据后续也可用于功率、效率数值计算。
34.所述执行器包括用于控制储能变流器与电网连接电路通断的网侧断路器；所述网侧断路器与icp控制器连接。网侧断路器作为电网与储能变流器的连接开关，当出现异常时能有效、快速分断两系统的连接，避免储能变流器或电网侧设备受损。
35.所述电网三相进线包括a相线、b相线、以及c相线，所述滤波电容电流检测器1包括用于检测a相线电流的a相线滤波电容电流传感器、以及用于检测c相线电流的c相线滤波电容电流传感器；所述 a相线滤波电容电流传感器和c相线滤波电容电流传感器的输出端均与icp控制器连接。
36.可选的，如图3所示，其中，2ct3为a相线滤波电容电流传感器；2ct3.1为c相线滤波电容电流传感器，二者均可以采用型号为 nacf.100c-s5/v的电流传感器；2c3,2c3.1均为网侧滤波电容，用于过滤网侧高次谐波。各个电流传感器正负供电端接口为
±
15vdc电源供电，m,g接口为数据输出，与icp控制器相连进行数据传输与转换。
37.所述交流电流检测器2包括用于检测a相线电流的a相线交流电流传感器、用于检测b相线电流的b相线交流电流传感器、以及用于检测c相线电流的c相线交流电流传感器；所述a相线交流电流传感器、b相线交流电流传感器、以及c相线交流电流传感器的输出端均与icp控制器连接。
38.可选的，如图4所示，其中，3ct3为a相线交流电流传感器,3ct3.1 为b相线交流电流传感器,3ct3.2为c相线交流电流传感器，二者均可以采用型号为nacf.1200j-s5/v的电流传感器，交流电流检测器可用于检测功率模块网侧进线的电流大小；各个电流传感器正负供电端接口为
±
15vdc电源供电，m,g接口为数据输出，与icp控制器相连进行数据传输与转换。
39.可选的，直流电流检测器3也可以采用型号为nacf.1500j-s5/v 的电流传感器；直流电流检测器3的检测处为储能变流器逆变模块的直流出线，此处为储能变流器功率模块输出端与直流蓄电系统连接处；电流传感器正负供电端接口为
±
15vdc电源供电，m,g接口为数据输出，与icp控制器相连进行数据传输与转换。直流电流检测器也可以用于检测整流、逆变过程中与储能系统连接的工作电流大小，可用于后续能量损耗计算。
40.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，以实现对电流检测数据的处理，以及对执行器的控制。icp控制器可以通过电流检测模块连接各个电流传感器，实现数据的采集和处理；电流检测模块型号可以采用型号为3uf7112-1aa00-0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，以实现对电流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结构的设计，不涉及具体的电流检测器和icp控制器的结构改进，因此在这里不再赘述。
41.所述供电子系统包括第一直流开关电源和第二直流开关电源，所述第一直流开关电源与第二直流开关电源串联，第一直流开关电源的输入端与电网连接，输出端与第二直流开关电源的输入端连接；所述icp控制器、滤波电容电流检测器、交流电流检测器、以及直流电流检测器的供电端均与第二直流开关电源的输出端连接。
42.可选的，如图6所示，20pw1为直流开关电源，将蓄电系统850vdc 转换成24vdc电源，再通过20pw2
±
15v开关电源将原24vdc电源转换成
±
15v电源，20f4为微型断路器，用于控制与保护
±
15vdc供电端子排：x6,x7。
43.通过设计两个开关电源进行供电，实现了供电子系统的冗余设计，主要有以下优势：其一，对于厂内测试时，不具备储能系统时，可通过厂内交流电对该控制系统供电，避免因厂内无直流储能系统无法运行调试等问题发生，提高了这种检测及控制系统的通用性；
其二，在现场运行过程中，如网侧掉电后，为保证控制系统正常运行或控制器记录、存储数据，供电子系统可切换至直流开关电源处，因其从后端储能系统直接取电(蓄电池长期有电)，有利于提高这种检测及控制系统的可靠性和适用性；如图6所示，24vdc电源可以直接连接蓄电池，将24vdc电源转换成
±
15v电源实现供电。
44.在一个可选的实施例中，所述滤波电容电流检测器1、交流电流检测器2、以及直流电流检测器3均至少设置两个。通过设置多个电流检测器，可以使这种电流检测及控制系统预留部分检测回路，如上级储能系统未具备电流检测系统，可通过该系统预留位置进行电流检测并反馈相关数据，有利于提高这种电流检测和控制系统的适用性。
45.下面举例说明这种检测及控制系统的工作流程：
46.检测及控制系统正常运行时，滤波电容电流检测器、交流电流检测器、以及直流电流检测器对各个检测点进行电流监测，并将电流信号实时反馈至icp控制器，icp控制器对电流信号进行数据处理，之后将处理数据传输到处理器进行后续储存或显示；处理器可以将各个回路电流数据进行后续处理，处理器也可以连接显示设备，将各个回路电流、功率及整机效率等参数信息显示出来，方便操作人员查看；
47.当icp控制器检测到某一电流检测器电流信号异常，即电流检测器电流值处于非正常电流值范围时，icp控制器可以控制网侧断路器断开储能变流器与电网的连接，避免储能变流器因电流异常导致的损坏，有利于提高储能变流器在使用过程中的安全性。
48.本实用新型旨在基于储能变流器可对网侧交流电流、逆变器直流电流进行电流检测，方便后续通过数据处理单元计算产品效率等信息；同时，通过实时监测并记录相关电流数值，当电流异常时，这种检测及控制系统也可以通过icp控制器切断网侧交流断路器开关，断开储能变流器与电网的连接，避免储能变流器因电流异常导致的损坏，有利于提高储能变流器在使用过程中的安全性。
49.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。