一种基于冷热电系统的混合储能系统及方法_3

文档序号:9812721阅读:来源:国知局
二二级管VDl. 2与第二IGBT VTl. 2反向并联,第S二极管VDl. 3与第S IGBT VT1.3反向并联,第四二极管VD1.4与第四IGBT VT1.4反向并联,桥式电路交流侧连接 有T型滤波电路,直流侧连接有稳压滤波电容Cl,变流滤波器1的直流侧与功率跟随器3中电 力晶体管T2.1的发射极、集成运算放大器A2.1的负极相连。变流滤波器1的第一IGBT VTl. 1 的栅极控制端、第二IGBT VTl .2的栅极控制端、第SIGBT VTl .3的栅极控制端和第四IGBT VT1.4的栅极控制端与采控电路6的控制信号输出端通过驱动电路和第五电磁继电器K6.1 相连。
[0072] 本实施方式中,功率跟随器3如图4所示,包括集成运算放大器A2.1、第一比例电阻 1?2.1、第二比例电阻1?2.2、第^比例电阻1?2.3、第四比例电阻1?2.4、控流可变电阻1?2.5和电 力晶体管T2.1。
[0073] 集成运算放大器A2.1的负极输入端通过第一比例电阻R2.1与交流滤波器1的直流 侧正极相连,集成运算放大器A2.1的负极输入端和运放输出端连接有第二比例电阻R2.2, 集成运算放大器A2.1的正极输入端通过第S比例电阻R2.3连接功率跟随器参考电压V2.1, 集成运算放大器A2.1的正极输入端通过第四比例电阻R2.4接地,集成运算放大器A2.1的运 放输出端通过控流可变电阻R2.5连接电力晶体管T2.1的基极,电力晶体管T2.1的集电极通 过第一电磁继电器13K3.1连接软化蓄电器4电池组的正极,同时通过第二电磁继电器14连 接储热箱7电热丝的正极,电力晶体管T2.1的发射极与交流滤波器1的直流侧正极相连。
[0074] 本实施方式中,第一比例电阻R2.1的电阻值等于第S比例电阻R2.3的电阻值为 IOOQ,第二比例电阻R2.2的电阻值等于第四比例电阻R2.4的电阻值为600 Q。
[0075] 本实施方式中,控流可变电阻R2.5的两端电压值化2.5的计算公式如式(1)所示:
CD
[0077] 其中,Ui为电力晶体管T2.1发射极电压,Ue叫为电力晶体管T2.1发射极到基极电压 压降,V2.1为功率跟随器参考电压。
[0078] 电力晶体管T2.1的集电极输出电流I。的计算公式如式(2)所示:
(2)
[0080]其中,e为电力晶体管T2.1的电流放大倍数。
[0081 ]当
4寸,电力晶体管T2.1发射极与集电极不导通,不进行 整流蓄电或整流电储热;
[0082] 当
时,电力晶体管T2.1发射极与集电极导通,进行整流 蓄电或整流电储热。
[0083] 本实施方式中,软化蓄电器4如图5所示,5个电池排进行并联,每个电池排由10个 铅蓄电池进行串联,构成10 X 5的铅蓄电池组,则此时铅蓄电池组的额定电压为:12V X 10 = 120V。铅蓄电池组的正极通过第一电磁继电器13K3.1与功率跟随器3中电力晶体管T2.1的 集电极相连,铅蓄电池组的负极通过电感L3.1与变流滤波器1的直流侧负极相连,电感L3.1 的电流输出端与二极管VD3.1的正极相连,二极管VD3.1的负极与铅蓄电池组的正极相连。 当连接变流滤波器1与软化蓄电器4的第一电磁继电器13K3.1闭合时,电感L3.1能减缓流经 铅蓄电池组的电流的突变,对铅蓄电池组及其它原件进行保护;当整流电路断开的瞬间,电 感L3.1中的电流会通过二极管VD3.1缓冲注入铅蓄电池组,减少能量的浪费。同时铅蓄电池 组的正极还与软化升压器2的低压侧正极的储电分支中的第一向控二极管VD4.1的正极相 连。
[0084] 本实施方式中,软化升压器2如图6所示,包括续流电感L4.1、第五IGBT VT4.1、缓 冲电容灯、缓冲电感Lr、第一向控二极管VD4.1、第二向控二极管VD4.2、第S向控二极管 VD4.3、第S电磁继电器K4.1和第四电磁继电器K4.2。
[0085] 续流电感L4.1的一端连接第五IGBT VT4.1的集电极,续流电感L4.1的另一端连接 第S电磁继电器K4.1的一端和第四电磁继电器K4.2的一端,第S电磁继电器K4.1的另一端 连接第一向控二极管VD4.1的负极,第四电磁继电器K4.2的另一端连接第二向控二极管 VD4.2的负极,第五IGBT VT4.1与缓冲电容化并联,第五IGBT VT4.1的发射极连接变流滤波 器I的稳压滤波电容Cl的负极,第五IGBT VT4.1的集电极还连接缓冲电感Lr的一端,缓冲电 感Lr的另一端连接第S向控二极管VD4.3的正极,第S向控二极管VD4.3的负极连接变流滤 波器1的稳压滤波电容Cl的正极,第一向控二极管VD4.1的正极连接软化蓄电器4中铅蓄电 池组的正极,第二向控二极管VD4.2的正极连接桥式整流滤波电路5直流侧正极,第五IGBT VT4.1的栅极、第S电磁继电器K4.1和第四电磁继电器K4.2连接化C控制器的数字输出端。
[0086] 本实施方式中,在进行逆变操作时,当第五IGBT VT4.1导通的瞬间,由于缓冲电感 Lr的续流作用会减缓流经第五IGBT VT4.1的电流增加速度;当第五IGBT VT4.1关断的瞬 间,由于缓冲电容化的存在,会减缓第五IGBT VT4.1端电压的增加速度。缓冲电感Lr与缓冲 电容化存在能够对第五IGBT VT4.1进行保护。
[0087] 本实施方式中,桥式整流滤波电路5如图7所示,由四个二极管构成桥式整流滤波 电路,桥式整流滤波电路5的交流侧与市电相连,桥式整流滤波电路5的直流输出侧通过LC 电路进行滤波。桥式整流滤波电路5的输出侧连接软化升压器2的低压侧正极市电分支中第 二向控二极管VD4.2的正极。
[0088] 本实施方式中,采控电路6如图8所示,包括可调分级电压比较器6.1、第=运算放 大器A6.3、第四运算放大器A6.4、第五电磁继电器K6.1和驱动电路。
[0089] 可调分级电压比较器6.1包括整流二极管VD6.1、稳流电感L6.1、测压电阻R6.1、续 流二极管VD6.2、第一运算放大器A6.1、第二运算放大器A6.2、第一可调分压电容C6.1、第二 可调分压电容C6.2和分压电容C6.3。
[0090] 采控电路6通过变比为K的交流降压变压器8与交流母线相连,整流二极管VD6.1的 正极连接交流降压变压器8低压侧火线,整流二极管VD6.1的负极连接稳流电感L6.1的正 极,稳流电感L6.1的负极连接测压电阻R6.1的一端,测压电阻R6.1的另一端接地,续流二极 管VD6.2与稳流电感L6.1和测压电阻R6.1的串联电路并联,第一运算放大器A6.1的正极输 入端和第二运算放大器A6.2的正极输入端连接稳流电感L6.1和测压电阻R6.1的连接点,第 一可调分压电容C6.1的正极连接采控电路参考电压V6.1,第一可调分压电容C6.1的负极连 接第二可调分压电容C6.2的正极,第二可调分压电容C6.2的正极连接分压电容C6.3的正 极,分压电容C6.3的负极接地,第一运算放大器A6.1的负极输入端连接第二可调分压电容 C6.2的正极,第二运算放大器A6.2的负极输入端连接分压电容C6.3的正极,第一运算放大 器A6.1的运放输出端和第二运算放大器A6.2的运放输出端连接化C控制器的数字输入端, 第S运算放大器A6.3的正极输入端和第四运算放大器A6.4的负极输入端连接交流降压变 压器8低压侧火线,第S运算放大器A6.3的负极输入端和第四运算放大器A6.4的正极输入 端接地,第=运算放大器A6.3的运放输出端和第四运算放大器A6.4的运放输出端分别通过 第五电磁继电器K6.1和驱动电路与变流滤波器1的第一IGBT VT1.1的栅极、第二IGBT VT1.2的栅极、第SIGBT VT1.3的栅极和第四IGBT VT1.4的栅极相连。
[0091] 本实施方式中,第五电磁继电器K6.1闭合时,当交流母线电压为正时,第S运算放 大器A6.3输出逻辑高电平,第四运算放大器A6.4输出为逻辑低电平;
[0092] 当交流母线电压为负时,第四运算放大器A6.4输出逻辑高电平,第S运算放大器 A6.3输出为逻辑低电平。
[0093] 本实施方式中,稳流电感L6.1的电感值足够大,可看作流经测压电阻R6.1的电流 与交流母线电压成正比,即测压电阻R6.1的电压降与交流母线电压成正比。
[0094] 本实施方式中,为防止混合储能系统在临界状态处进行频繁模式切换,设定交流 母线对软化蓄电器进行储电或者对储热箱进行电储热的电压阔值为化,设定软化蓄电器对 交流母线提供电能或者市电向交流母线提供电能的电压阔值为化,已知交流母线额定电压 为Un。
[0095] 当由于用户交流负载过小而使得交流母线的电压有效值U高于化时,进行软化蓄 电器储电或者储热箱电储热。
[0096] 当交流母线的电压有效值U低于化时,或者交流母线的电压有效值U大于化而小于 Un且第五电磁继电器K6.1闭合时,混合储能系统通过软化蓄电器对交流母线提供电能或者 市电向交流母线提供电能。
[0097] 当交流母线的电压有效值U大于化小于Un且第五电磁继电器K6.1断开时,或者交流 母线的电压有效值U大于Un小于化时,混合储能系统不参与交流母线的能量调节。
[0098] 第一运算放大器A6.1的负极输入电压Ua的计算公式如式(3)所示:
□)
[0100]第二运算放大器A6.2的负极输入电压化的计算公式如式(4)所示:
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[0102]第一运算放大器A6.1和第二运算放大器A6.2的正极输入电压Ud的
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