直流稳压控制方法和系统与流程

本申请涉及电气控制技术领域，具体涉及一种直流稳压控制方法和系统。

背景技术

储能系统在当今电力系统中的必要性逐渐加重，其应用场景主要有以下几种。首先，随着新能源发电的渗透比例逐年递增，带来的不可控电力特性愈发明显，因而需要储能系统来平抑新能源发电带来的功率波动。其次，由于用电需求产生的调峰调频，致使传统调峰机组效率低、经济性差，要求储能系统具备较快的启停响应速度，且具有良好的经济性。储能系统的其他应用场景，在此不一一赘述。

储能系统在运行时，由于是一个持续的充放电过程，因此当直流输入电压等级较低或者直流输入电压范围波动较大，超过了交直流变换器的额定电压范围设计值时，储能系统的交流侧无法四象限运行，进而会影响到整个控制逻辑，如进行功率潮流控制等。并且，当直流侧电压等级低于电压范围设计值时，储能系统只能降额运行，因而无法支撑既定的功率容量，迫使上位系统对目标配电网络丢失既定的控制策略。进一步地，储能系统经过一定时间的运行后，电池寿命会衰减并且一致性变差，这会导致直流电压的衰落速度较快。

相关技术中，还没有成熟的技术方案用以保证储能系统系统输出电压的稳定，进而保障储能系统的交流侧可靠地执行控制策略，稳定输出额定功率。

技术实现要素：

为解决储能系统运行时，直流输入电压等级较低或者直流输入电压范围波动较大，对储能系统的长期稳定性造成不利影响的问题，本申请提供一种直流稳压控制方法和系统。

根据本申请实施例的第一方面，提供一种直流稳压控制方法，该方法应用于储能系统；所述方法包括：

获取储能系统的运行参数；

根据所述运行参数判断是否需要进行电压控制；

如果需要，执行预设的控制指令。

进一步地，所述储能系统包括交直流变换器和蓄电池；

则所述获取储能系统的运行参数，包括：

获取所述交直流变换器的运行范围值；

获取电池侧电压值；所述电池侧电压值为所述蓄电池的输出电压值。

进一步地，所述根据所述运行参数判断是否需要进行电压控制，包括：

将所述电池侧电压值与所述运行范围值进行比较，根据比较结果确定是否需要进行电压控制。

进一步地，所述根据比较结果确定是否需要进行电压控制，包括：

如果所述电池侧电压值超出了所述运行范围值，则判断需要进行电压控制。

进一步地，所述储能系统包括稳压装置；

则所述执行预设的控制指令，包括：

向所述稳压装置发送控制信号，以使所述稳压装置启动稳压模式。

进一步地，所述方法还包括：

在不需要进行电压控制时，所述稳压装置以旁路模式进行工作。

根据本申请实施例的第二方面，提供一种直流稳压控制系统，包括：主控制器、信号采集模块和稳压装置；所述信号采集模块与所述主控制器电连接，用于采集所述稳压装置的输入电压和输出电压；

所述稳压装置包括旁路模块和稳压模块；所述旁路模块和所述稳压模块分别与所述主控制器电连接；所述主控制器能够控制所述旁路模块和所述稳压模块的工作。

进一步地，所述稳压装置的数量为多个；多个所述稳压装置并联设置，且分别与所述主控制器电连接。

根据本申请实施例的第三方面，提供一种储能系统，包括如前面所述的直流稳压控制系统。

进一步地，所述储能系统还包括蓄电池和交直流变换器；所述蓄电池的输出端与所述稳压装置的输入端连接；所述稳压装置的输出端与所述交直流变换器连接；所述交直流变换器向配电网供电。

本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本发明通过实时监测储能系统的相关参数，在监测到直流输入电压等级较低或者直流输入电压范围波动较大到设定的范围值以外时，自动执行预设的稳压控制指令，将输出电压稳定在额定范围值内，保证储能系统稳定可靠地运行。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的一种直流稳压控制方法的流程图。

图2是根据一示例性实施例示出的一种直流稳压控制系统的电路框图。

图3是根据一示例性实施例示出的一种储能系统结构示意图。

图4是根据一示例性实施例示出的一种直流稳压控制方法的逻辑图。

图5是根据一示例性实施例示出的一种直流稳压控制系统的功能模块示意图。

图6是根据一示例性实施例示出的一种直流稳压控制系统的工作模式示意图。

图7是根据一示例性实施例示出的一种直流稳压控制系统的多机并联示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图1是根据一示例性实施例示出的一种直流稳压控制方法的流程图，该方法应用于储能系统中。如图1所示，包括以下步骤：

步骤101：获取储能系统的运行参数；

步骤102：根据所述运行参数判断是否需要进行电压控制；

步骤103：如果需要，执行预设的控制指令。

一些实施例中，所述储能系统包括交直流变换器和蓄电池；

则所述步骤101，获取储能系统的运行参数，包括：

获取所述交直流变换器的运行范围值；

获取电池侧电压值；所述电池侧电压值为所述蓄电池的输出电压值。

一些实施例中，所述步骤102，根据所述运行参数判断是否需要进行电压控制，包括：

将所述电池侧电压值与所述运行范围值进行比较，根据比较结果确定是否需要进行电压控制。

一些实施例中，所述根据比较结果确定是否需要进行电压控制，包括：

如果所述电池侧电压值超出了所述运行范围值，则判断需要进行电压控制。

一些实施例中，所述储能系统包括稳压装置；

则步骤103中，所述执行预设的控制指令，包括：

向所述稳压装置发送控制信号，以使所述稳压装置启动稳压模式。

一些实施例中，所述方法还包括：

在不需要进行电压控制时，所述稳压装置以旁路模式进行工作。

图2是根据一示例性实施例示出的一种直流稳压控制系统的电路框图。

如图2所示，直流稳压控制系统包括：主控制器201、信号采集模块202和稳压装置203；所述信号采集模块与所述主控制器电连接，用于采集所述稳压装置的输入电压和输出电压；

所述稳压装置包括旁路模块和稳压模块；所述旁路模块和所述稳压模块分别与所述主控制器电连接；所述主控制器能够控制所述旁路模块和所述稳压模块的工作。

一些实施例中，所述稳压装置的数量为多个；多个所述稳压装置并联设置，且分别与所述主控制器电连接。

关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

本申请还提供如下的实施例：

一种储能系统，包括如前面所述的直流稳压控制系统。

一些实施例中，所述储能系统还包括蓄电池和交直流变换器；所述蓄电池的输出端与所述稳压装置的输入端连接；所述稳压装置的输出端与所述交直流变换器连接；所述交直流变换器向配电网供电。

为进一步详述本专利，对本申请的实施例进行拓展说明。

如图3所示，为储能系统示意图。其中，虚线框内为直流稳压控制系统，其输入端接入电池系统，输出侧接入交直流变换器。通过实时监测电池侧的直流电压与上级交直流变换器运行范围值，进行逻辑判断执行控制策略，通过不同电压值执行相对应控制策略，下发指令到执行层控制电力电子模块及旁路模块。

如图4所示，为直流稳压控制方法的逻辑图。在储能系统判断是否运行稳定直流电压的策略，是通过实时监测电池侧运行的工作状态，当电池侧电压超出范围边界值时，立刻运行稳压控制策略的逻辑，通过判断边界值的情况投入直流稳压装置的控制策略。在此同时直流稳压装置模块与旁路模块间有控制互锁逻辑，其指令迅速下发到旁路模块并与上层控制逻辑再进行控制策略的判断后作出响应动作，即投入直流稳压模块，切除旁路模块。若未达到执行逻辑，通过循环逻辑判断，返回到上层控制逻辑的监测循环，保持旁路初始状态。从而达到实时保障交直流变换器的稳定输入电压。

如图5所示，为直流稳压控制系统的功能模块示意图。其采集信号模块，支持多类型的采集模拟量端口输入，主要采集电池侧输入的电压、电流量，将数据上传到直流稳压装置的控制器进行运行策略分析，是否投入稳压控制策略，并且进行剩余电池容量计算等；在做直流稳压运行时，根据图4中的运行控制策略，快速下发指令直流稳压的驱动模块，通过驱动信号投运直流稳压装置。

如图6所示，为直流稳压控制系统的工作模式示意图。依据控制器运行策略下发的指令，直流稳压装置可分为两种主回路投切模式：直流稳压模式、常规旁路模式。如图4中框图逻辑，在控制器运行常规旁路模式策略时，依据策略下发指令到投切控制信号模块，使其进入常规启动模式，闭合qf2，断开qf1，由于电池侧直流电压在限定值范围内，可保障交直流变换器正常运行；在控制器运行直流稳压模式策略时，依据控制策略下发指令到投切控制信号模块，使其进入直流稳压模式，开关qf2断开，开关qf1闭合，电力电子模块igbt启动投运，输出稳定的直流电压。

如图7所示，为直流稳压控制系统的多机并联示意图。直流稳压控制器的系统拓扑设计，一个稳压装置的控制模块，可同时控制多个稳压装置输出模块，提供功率容量，并且在控制器的协调控制下，多个并联运行的输出功率模块，可执行相互独立的运行策略；在控制单元对于多个功率输出模块启动运行控制算法中，对电池侧输入总功率容量的参数值，平均分配到每个输出功率模块。本系统中的稳压装置输出功率模块通过优化系统结构及其控制算法，输出直流母线电压的宽度范围较大，可支持主流市场的交直流变换器，并且满足对输入电压等级的要求，所以满足了多种不同电压等级及功率容量的技术要求。

在电池直流输入电压等级较低或者直流输入电压范围波动较大到额定范围边界值时，储能系统的交直流换流器由于输入直流电压较低在执行上层特定控制策略时，将无法启动执行。其中，当直流侧电压在降低到边界值时，储能系统可能要降容运行甚至到停滞运行。因此本发明的这种方法，目的是储能系统运行时，实时监测到电池侧输入电压，当电压超越到范围边界值时，通过本发明方法中的直流稳压装置，提高并稳定直流输入电压，使其保障储能系统运行时的稳定性。

本发明提供的直流稳压控制方法，能够解决储能系统在直流输入电压等级较低或者直流输入电压范围波动较大时，交直流变换器无法执行上层控制系统的控制策略，甚至迫使交直流变换器停运的问题。并且本发明的储能系统中，直流稳压控制器可配置多个功率模块，功率等级配比灵活，拓展性强，支持多种储能电池投切运行，可有效保障储能系统的稳定运行。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。