一种PCS储能电路及装置的制作方法

本发明涉及供电系统技术领域，尤其涉及一种pcs储能电路及装置。

背景技术：

随着以可再生能源替代化石能源的变革、能源互联网的推进以及电动汽车等大功率负荷的发展，对电网的稳定性、安全性等多方面值得深思，在发、输、用电侧要具备智能控制和优化协调的巨大挑战；储能技术对于电力系统的灵活调节具备潜在的优势，在调频、调峰、需求响应、微电网、多能互补等多个领域存在较大的推广应用，储能变流器(pcs)在储能应用中是实现能量双向流动的核心部分，因此储能变流器(pcs)的需求量将逐年增大。

在pcs设备使用时，需要对pcs设备的满载性能、可靠性性能等进行测试，目前的大功率储能pcs系统中，在对pcs设备的性能测试时需要在特定的电网中，不能适用于任意电网，测试环境受限。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种pcs储能电路及装置，旨在解决目前对pcs设备的性能测试不能在任意电网下进行的问题。

本发明实施例第一方面提供了一种pcs储能电路，包括：

第一pcs模块；

第二pcs模块，所述第二pcs模块的直流端与所述第一pcs模块的直流端连接，所述第二pcs模块的交流端与所述第一pcs模块的交流端连接；

储能模块，所述储能模块的输入输出端与所述第一pcs模块的直流端连接，用于对所述第一pcs模块和所述第二pcs模块提供直流电压支撑；

电压调节模块，所述电压调节模块的输入端用于连接交流电网，所述电压调节模块用于将所述交流电网的电压转换成直流电压后对所述储能模块进行充电。

在本发明实施例中，所述电压调节模块包括：

调压单元，所述调压单元的输入端为所述电压调节模块的输入端，用于将所述交流电网电压调节成预设的交流电压；

电压转换单元，所述电压转换单元的输入端与所述调压单元的输出端相连，所述电压转换单元的输出端为所述电压调节模块的输出端，用于将所述预设的交流电压转换成直流电压。

在本发明实施例中，所述调压单元包括：

调压器，所述调压器的输入端为所述调压单元的输入端；

变压器，所述变压器的输入端与所述调压器的输出端相连，所述变压器的输出端为所述调压单元的输出端。

在本发明实施例中，所述电压转换单元为整流桥电路。

在本发明实施例中，所述储能模块包括超级电容。

在本发明实施例中，还包括隔离模块，所述第一pcs模块的直流端和所述第二pcs的直流端通过所述隔离模块连接、并实现隔离。

在本发明实施例中，所述隔离模块包括：至少两个电抗器，其中，至少一个电抗器位于所述第一pcs模块的直流端的第一端口和所述第二pcs模块的直流端的第一端口之间；至少一个电抗器位于所述第一pcs模块的直流端的第二端口和所述第二pcs模块的直流端的第二端口之间。

在本发明实施例中，所述储能模块的最大额定电压大于所述第一pcs模块的额定直流电压最大值；且所述储能模块的最大额定电压大于第二pcs模块的额定直流电压最大值。

在本发明实施例中，所述第一pcs模块和所述第二pcs模块相同。

本发明实施例第二方面提供了一种pcs储能装置，包括以上所述的pcs储能电路。

本发明通过储能模块为所述第一pcs模块和所述第二pcs模块提供直流电压支撑，且设有两个并联的pcs模块，第一pcs模块和所述第二pcs模块之间能互相充放电，实现任意电网下第一pcs模块和第二pcs模块的满载。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一个实施例提供的pcs储能电路的结构示意图。

其中：1、第一pcs模块；2、第二pcs模块；3、储能模块；4、电压调节模块；5、调压单元；6、电压转换单元。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本方案，下面将结合本方案实施例中的附图，对本方案实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本方案一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本方案中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本方案保护的范围。

本方案的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及其他任何变形，是指“包括但不限于”，意图在于覆盖不排他的包含。此外，术语“第一”和“第二”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。

以下结合具体附图对本发明的实现进行详细地描述：

图1示出了本发明一实施例所提供的一种pcs储能电路及装置，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

如图1所示，本发明实施例所提供的一种pcs储能电路，包括：

第一pcs模块1；

第二pcs模块2，所述第二pcs模块2的直流端与所述第一pcs模块1的直流端连接，所述第二pcs模块2的交流端与所述第一pcs模块1的交流端连接；

储能模块3，所述储能模块3的输入输出端与所述第一pcs模块1的直流端连接，用于对所述第一pcs模块1和所述第二pcs模块2提供直流电压支撑；

电压调节模块4，所述电压调节模块4的输入端用于连接交流电网，所述电压调节模块4用于将所述交流电网的电压转换成直流电压后对所述储能模块3进行充电。

在本实施例中，电网是持续为储能模块3充电的，维持储能模块3直流电压恒定。

在本实施例中，储能模块3能够及时补充第一pcs模块1和所述第二pcs模块2的设备运行功耗。

本发明实施例中，通过储能模块3为所述第一pcs模块1和所述第二pcs模块2提供直流电压支撑，且设有两个并联的pcs模块，第一pcs模块1和所述第二pcs模块2之间能互相充放电，实现任意电网下第一pcs模块1和第二pcs模块2的满载，为pcs设备满载性能试验及可靠性试验提供帮助。

通过第一pcs模块1和所述第二pcs模块2的并、离网两种模式对冲，pcs设备与电网脱离处于孤岛状态，由于pcs为大功率有功设备，此状态能够避免设备过流或其余故障时对电网产生极大冲击，降低了对电网的电压电流冲击；能够在厂区变压器容量较小时进行大功率充电放电测试。

使用时，交流电网通过电压调节模块4为储能模块3充电。储能模块3为第一pcs模块1和第二pcs模块2做直流电压支撑。例如，第一pcs模块1离网模式运行，第二pcs模块2以并网运行模式并网至第一pcs模块1上，并网设备能够以恒功率模式或恒流模式进行充电或放电，当并网运行的第二pcs模块2射出有功放电时，离网的第一pcs模块1吸收有功进行充电，使得直流侧电压基本保持稳定；

也就是储能模块3分别为第一pcs模块1和第二pcs模块2提供直流电压支撑，第一pcs模块1和第二pcs模块2的互相充放电，当第一pcs模块1处于放电即逆变状态时，第一pcs模块1从直流侧逆变出来的交流侧能量用于第二pcs模块2的充电即整流使用；当第一pcs模块1处于充电即整流状态时，第二pcs模块2处于放电即逆变状态，第二pcs模块2逆变出来的交流侧能量为第一pcs模块1的充电整流使用。这样能量在第一pcs模块1和第二pcs模块2之间通过整流、逆变形式不断循环，形成充放电电流，能够使第一pcs模块1和第二pcs模块2处于满载状态。

储能模块所连接的pcs模块一个给它充电，一个给它放电，二者充放电电流相互抵消导致储能模块处于一个稳定的状态，基本没有电流输出输入。但是因为两台pcs模块存在损耗、精度偏差等一致性的问题，会存在很小的充放电功率差，这个功率差决定了储能模块处于充电还是放电状态。但因为两台pcs模块的能量全部来自于储能模块，没有别的能量提供，所以功率差只能为负，即放电pcs直流侧功率大于充电pcs直流侧功率，导致储能模块处于放电状态，这个差值主要是两台pcs设备的损耗，因此需要电压调节模块来给储能模块充电，补充因pcs模块损耗而消耗的储能模块的能量，保证直流电压的稳定。

在本发明的实施例中，所述电压调节模块4包括：

调压单元5，所述调压单元5的输入端为所述电压调节模块4的输入端，用于将所述交流电网电压调节成预设的交流电压；

电压转换单元6，所述电压转换单元6的输入端与所述调压单元5的输出端相连，所述电压转换单元6的输出端为所述电压调节模块4的输出端，用于将所述预设的交流电压转换成直流电压。

在本发明的实施例中，所述调压单元5包括：

调压器，所述调压器的输入端为所述调压单元5的输入端；

变压器，所述变压器的输入端与所述调压器的输出端相连，所述变压器的输出端为所述调压单元5的输出端。

在本发明的实施例中，所述电压转换单元6为整流桥电路。

在本实施例中，整流桥将预设的交流电压转换成直流电压。

在本发明的实施例中，所述储能模块3包括超级电容。

在本实施例中，使用超级电容组模拟pcs直流侧电池装置。

在本发明的实施例中，还包括隔离模块，所述第一pcs模块1的直流端和所述第二pcs的直流端通过所述隔离模块连接、并实现隔离。

在本实施例中，第二pcs模块产生的直流电流高频成分被隔离模块阻隔，使其无法在两个pcs模块之间流动，保证系统的稳定。

在本发明的实施例中，所述隔离模块包括：至少两个电抗器，其中，至少一个电抗器位于所述第一pcs模块1的直流端的第一端口和所述第二pcs模块2的直流端的第一端口之间；至少一个电抗器位于所述第一pcs模块1的直流端的第二端口和所述第二pcs模块2的直流端的第二端口之间。

在本实施例中，第一pcs模块1的直流端的第一端口为正极，第一pcs模块1的直流端的第二端口为负极。

在本发明的实施例中，所述储能模块3的最大额定电压大于所述第一pcs模块1的额定直流电压最大值；且所述储能模块3的最大额定电压大于第二pcs模块2的额定直流电压最大值。

在本实施例中，储能模块3的最大额定电压大于所述第一pcs模块1的额定直流电压最大值；且所述储能模块3的最大额定电压大于第二pcs模块2的额定直流电压最大值，保证了储能模块3能为第一pcs模块1和第二pcs模块2充电，使第一pcs模块1和第二pcs模块2处于满载状态。

在本发明的实施例中，所述第一pcs模块1和所述第二pcs模块2相同。

在本实施例中，第一pcs模块1和第二pcs模块2必须都具备并网及离网运行功能。

在本发明的实施例中，所述第一pcs模块1和所述第二pcs模块2的额定容量可以相同也可以不同。

一种pcs储能装置，包括以上所述的pcs储能电路。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。