专利名称：分布式电源系统蓄电池储能变流器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种变流器，具体的说是一种分布式电源系统蓄电池储能变流
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背景技术：
在世界饱受能源紧缺问题困扰的情况下，为了满足经济和社会可持续发展的要求，新能源成为全球电力行业和能源产业的重要发展方向。但是，新能源发电存在不稳定性和间歇性等问题，大规模并网会对电网的稳定运行造成影响。在分布式电源系统中配置合理的蓄电池对改善系统安全运行具有重要意义，可实现削峰填谷，平抑分布式电源系统的波动性，在电网出现故障时，可应急独立逆变以供本地负荷电能。目前，储能技术主要运用在削峰填谷、新能源接入、电能质量改善和应急电源四个方面。用于分布式能源系统的大容量储能方式主要有电池储能、超导储能、抽水蓄能、压缩空气储能、超级电容器储能和飞轮储能。超导储能目前制约于技术的进步，短期内看不到大规模应用的前景，抽水蓄能和压缩空气储能电站的建设均受地形制约，且建设工期长、工程投资大；超级电容器和飞轮储能更适合用于短时的功率型应用场合。因此，大容量、规模化电池储能系统成为世界研究的热点。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种分布式电源系统蓄电池储能变流器，当处于并网状态时，能实现交、直流侧可控的四象限运行，当变流器从电网吸收能量时，运行在整流状态，当电网故障时，能够及时检测并断开电网，使变流器能工作在孤岛运行状态，为本地负荷提供稳定的电能。本实用新型解决以上技术问题的技术方案是分布式电源系统蓄电池储能变流器，包括蓄电池，还包括直流断路器、软启动电路、第一直流接触器、母线电容、三相全桥电路、控制器、并网滤波电路、三相隔离变压器、第一交流接触器、第一交流断路器、第二交流接触器和第二交流断路器；蓄电池依次通过直流断路器、第一直流接触器和母线电容连接至三相全桥电路的直流端；第一直流接触器并联软启动电路；三相全桥电路的三相输出经过并网滤波电路滤除高次谐波后接至三相隔离变压器的初级；三相隔离变压器的次级连接第一交流接触器的一侧，第一交流接触器的另一侧连至第一交流断路器的一侧，第一交流断路器的另一侧连接至第二交流接触器的一侧，第一交流断路器的另一侧同时并联本地负荷，第二交流接触器的另一侧连至第二交流断路器的一侧，第二交流断路器的另一侧连至三相电网；第一直流接触器、第一交流接触器和第二交流接触器分别连接至控制器，直流断路器的输出端、三相隔离变压器的次级输出端以及第二交流断路器的输出分别连接至控制器，三相全桥电路连接至控制器。这样，在并网运行模式时，三相逆变器通过对并网电流的控制实现对蓄电池的充放电；当电网出现故障时，能及时检测，并与电网断开，同时向本地负荷供电，当检测到电网恢复时，能实现向并网模式切换。本实用新型进一步限定的技术方案是前述的分布式电源系统蓄电池储能变流器，控制器由一块DSP芯片组成，两块DSP芯片通过双口 RAM通信连接，由双口 RAM完成数据交换。前述的分布式电源系统蓄电池储能变流器，软启动电路由第二直流接触器、电力二极管和软启动电阻串联组成，电力二极管用于防止蓄电池正负极性反向接入，软启动电阻用于限制启动电流。前述的分布式电源系统蓄电池储能变流器，控制器上接有人机界面设备，人机界面设备包括用于于本地控制器的液晶触摸屏和用于远程控制的后台电脑，液晶触摸屏和后台电脑均具有CAN接口和RS485接口。前述的分布式电源系统蓄电池储能变流器，三相全桥电路为电压型，由三桥臂功率模块组成。前述的分布式电源系统蓄电池储能变流器，三相隔离变压器为D/Y型。前述的分布式电源系统蓄电池储能变流器，还设有避雷器，第二交流断路器的另一侧并联避雷器。本实用新型的有益效果是本实用新型具备独立供电和并网功能，并网时，根据需要用于电池和电网间能量的可控转换，实现对用电负荷的削峰填谷，降低能耗挖掘用电潜力，并且能够有效解决分布式电源系统存在的不稳定性和间歇性等问题；外电网断电时，以电压源方式对本地负荷释放电力，保证本地负荷不因为电网故障而停止工作；当外电网恢复送电，自动转换到设定模式。
图1是本实用新型的连接框图。
具体实施方式
实施例1本实施例提供的一种分布式电源系统蓄电池储能变流器，连接如图1所示，包括蓄电池1，还包括直流断路器2、软启动电路3、第一直流接触器4、母线电容5、三相全桥电路6、控制器7、并网滤波电路9、三相隔离变压器10、第一交流接触器11、第一交流断路器12、第二交流接触器13和第二交流断路器14 ；蓄电池1依次通过直流断路器2、第一直流接触器4和母线电容5连接至三相全桥电路6的直流端；第一直流接触器4并联软启动电路3 ；三相全桥电路6的三相输出经过并网滤波电路9滤除高次谐波后接至三相隔离变压器10的初级；三相隔离变压器10的次级连接第一交流接触器11的一侧，第一交流接触器11的另一侧连至第一交流断路器12的一侧，第一交流断路器12的另一侧连接至第二交流接触器13的一侧，第一交流断路器12的另一侧同时并联本地负荷，第二交流接触器13的另一侧连至第二交流断路器14的一侧，第二交流断路器14的另一侧连至三相电网15，同时并联避雷器16。控制器7由两块DSP构成，一块DSP实现电信号采样和三相逆变桥功率管的驱动控制；另一块DSP实现功率管的保护、接触器开关控制、与人机界面的通讯；两块DSP由双
4口 RAM完成数据交换。第一直流接触器4、第一交流接触器11和第二交流接触器13分别连接至控制器7，用于触器的控制；直流断路器2的输出端、三相隔离变压器10的次级输出端以及第二交流断路器14的输出分别连接至控制器7，用于采样电信号；三相全桥电路6连接至控制器7，用于三相逆变桥功率管的驱动控制。软启动电路3由第二直流接触器17、电力二极管18和软启动电阻19串联组成，电力二极管18用于防止蓄电池正负极性反向接入，软启动电阻19用于限制启动电流。控制器上接有人机界面设备8，人机界面分本地控制和远程控制两种，本地控制为本实用新型的液晶触摸屏上完成，远程控制为后台电脑完成，远程控制优先级高于本地控制，均具有CAN接口和RS485接口。三相全桥电路为电压型，由三桥臂功率模块组成。三相隔离变压器为D/Y 型。本实用新型的工作状态包括并网充电、并网放电和孤岛运行，其中并网充电和并网放电可设置功率因数。并网充电，储能变流器作为可控整流装置将电能从交流电网变成直流，储存到蓄电池中。并网放电，储能变流器作为逆变装置将蓄电池储存的电能从直流变为交流，输送到电网。孤岛运行，当电网出现故障时，本实用新型能及时检测，并断开交流接触器，同时向本地负荷供电，当检测到电网恢复时，能实现向设定工作状态切换。并网电流的参考值是由对蓄电池电流的控制形成的，将检测到的蓄电池电流与给定电流进行比较，经调节后输出为并网参考电流。通过控制并网电流可实现对蓄电池充放电电流的控制，进而实现恒流、恒压、恒功率、快速充放、最长寿命充放等多种充放电管理模式。三相全桥电路输出的并网电流在正向同步旋转坐标系下由直流给定分量以及周期性扰动分量两部分组成。采用同步旋转坐标系下的PI控制能够实现对直流给定信号的无静差跟踪，但不能抵消周期性扰动分量的影响，并网电流中将含有谐波。根据同步旋转坐标系下并网电流的特点，电流控制采用了 PI控制与重复控制的并联结构。PI控制器可实现对直流给定信号的无静差跟踪，能有效抑制并网电流的基波扰动。重复控制器作为周期性扰动信号的统一模型嵌入控制回路中，以抑制周期性扰动，实现周期性扰动的无静差调节，调节后采用SVPWM输出。本文实用新型采用被动式与主动式相结合的方法检测孤岛，一方面利用系统本身的过载、过频和欠频保护电路检测，另一方面使用正反馈频率扰动法检测。正反馈频率扰动法的主要思想是首先判断当前电网电压频率的漂移方向，然后周期性的对输出电流频率施以相应的扰动，同时观测实际的输出电流频率。当三相全桥电路输出的并网电流频率跟随扰动信号变化时，即输出电流频率可由并网逆变器控制时，就成倍增加扰动量，以达到使输出电流频率快速变化而触发反孤岛频率检测的目的。该方法的优点是多个并网逆变器进行反孤岛控制时，逆变器之间是相互支持的，当一个逆变器的扰动使网压频率上升，则其他并网逆变器会检测到相同的变化方向，控制的结果会使网压频率进一步上升。将被动检测和主动检测相结合，可以有效提高系统对孤岛效应的检测速度、检测准确度和反应速度。当检测到孤岛效应后，由控制器断开交流接触器以断开本地负荷与电网，同时设备进入孤岛独立运行状态以供当地负载使用。当电网恢复供电，合交流接触器以将本地负载并入电网，同时储能变流器进入并网充放电工作模式。本实用新型有并网和孤岛独立运行模式，其中并网运行模式时，三相逆变器通过对并网电流的控制实现对蓄电池的充放电；当电网出现故障时，本实用新型能及时检测，并与电网断开，同时向本地负荷供电，当检测到电网恢复时，能实现向并网模式切换。除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。
权利要求1.分布式电源系统蓄电池储能变流器，包括蓄电池，其特征在于还包括直流断路器、 软启动电路、第一直流接触器、母线电容、三相全桥电路、控制器、并网滤波电路、三相隔离变压器、第一交流接触器、第一交流断路器、第二交流接触器和第二交流断路器；所述蓄电池依次通过所述直流断路器、第一直流接触器和母线电容连接至所述三相全桥电路的直流端；所述第一直流接触器并联所述软启动电路；所述三相全桥电路的三相输出经过所述并网滤波电路滤除高次谐波后接至所述三相隔离变压器的初级；所述三相隔离变压器的次级连接第一交流接触器的一侧，所述第一交流接触器的另一侧连至所述第一交流断路器的一侧，所述第一交流断路器的另一侧连接至所述第二交流接触器的一侧，所述第一交流断路器的另一侧同时并联本地负荷，所述第二交流接触器的另一侧连至所述第二交流断路器的一侧，所述第二交流断路器的另一侧连至三相电网；所述第一直流接触器、第一交流接触器和第二交流接触器分别连接至所述控制器，所述直流断路器的输出端、三相隔离变压器的次级输出端以及第二交流断路器的输出分别连接至所述控制器，所述三相全桥电路连接至所述控制器。
2.如权利要求1所述的分布式电源系统蓄电池储能变流器，其特征在于所述控制器由一块DSP芯片组成，所述两块DSP芯片通过双口 RAM通信连接。
3.如权利要求1所述的分布式电源系统蓄电池储能变流器，其特征在于所述软启动电路由第二直流接触器、电力二极管和软启动电阻串联组成。
4.如权利要求1或2所述的分布式电源系统蓄电池储能变流器，其特征在于所述控制器上接有人机界面设备，所述人机界面设备包括用于于本地控制器的液晶触摸屏和用于远程控制的后台电脑，所述液晶触摸屏和后台电脑均具有CAN接口和RS485接口。
5.如权利要求1所述的分布式电源系统蓄电池储能变流器，其特征在于所述三相全桥电路为电压型，由三桥臂功率模块组成。
6.如权利要求1所述的分布式电源系统蓄电池储能变流器，其特征在于所述三相隔离变压器为D/Y型。
7.如权利要求1所述的分布式电源系统蓄电池储能变流器，其特征在于还设有避雷器，所述第二交流断路器的另一侧并联避雷器。
专利摘要本实用新型涉及一种变流器，是一种分布式电源系统蓄电池储能变流器，包括蓄电池，还包括直流断路器、软启动电路、第一直流接触器、母线电容、三相全桥电路、控制器、并网滤波电路、三相隔离变压器、第一交流接触器、第一交流断路器、第二交流接触器和第二交流断路器；蓄电池依次通过直流断路器、第一直流接触器和母线电容连接至三相全桥电路的直流端；第一直流接触器并联所述软启动电路；三相全桥电路的三相输出经过并网滤波电路滤除高次谐波，并通过三相隔离变压器与电网实现电气隔离。本实用新型并网充电时将电能从交流电网变成直流储存到蓄电池中，并网放电时将蓄电池储存的电能从直流变为交流输送到电网，当电网出现故障时，本实用新型能及时检测到，并断开电网同时向本地负荷供电。
文档编号H02J3/38GK202333830SQ201120472058
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月24日 优先权日2011年11月24日
发明者叶曙光, 徐天石, 汪斌, 郭权, 陈强, 鞠文耀 申请人:江苏金思源电力科技有限公司