一种用于液流电池0V启动的储能变流器电路及控制方法与流程

本发明涉及储能，尤其涉及一种用于液流电池0v启动的储能变流器电路及控制方法。

背景技术：

1、随着储能行业的发展，目前已经发展了多种储能技术，其中电化学类储能占主导地位；各种储能技术都有自己的优缺点；其中储能锂离子电池产品寿命不长、火灾爆炸问题偶发、储能时长有限等问题短期难以彻底解决，也导致其无法完全满足所有储能应用领域的需求。未来可再生能源为主体的新型电力系统中，可再生能源的比例超过50%必然要求储能设施具备十几个小时乃至几天的储能时长，满足gw级别的再生能源并网，长时间削峰填谷的需求。显然，锂离子电池难以满足长时间、大容量储能的发展需求。

2、目前能满足大规模长时间储能的技术主要有压缩空气储能和抽水蓄能，但上述两种受地形地理环境影响明显，无法在全国推广使用。液流电池在技术特点上是最接近压缩空气储能和抽水蓄能的技术路线。由于液流电池的特性，在特定工况下需求对液流电池进行0v启动；目前常用的方案是在pcs（储能变流器）和液流电池之间串联一个双向dcdc，利用dcdc降压对液流电池进行0v启动；当液流电池上升到额定电压后再通过pcs进行充放电控制；对于液流电池额定电压低于pcs额定直流电压时，这种加dcdc的方案是有效的；但对于液流电池额定电压高于pcs额定直流电压时，当系统正常工作时，多了一级dcdc损耗，这对系统的效率将产生影响；同时多一级dcdc，故障率也会变高，系统的控制也会更复杂，电池维护也更复杂。

技术实现思路

1、为解决上述多一级dcdc故障率高的问题，本发明提出了一种用于液流电池0v启动的储能变流器电路及控制方法，不需要dcdc的0v启动方案；使得液流电池平滑从0v过渡到额定电压，然后正常投入使用。

2、第一方面，一种用于液流电池0v启动的储能变流器电路，包括交流输入端口模块，与交流端口模块连接的并网接触器模块，并网接触器模块连接主接触器模块以及滤波电容模块和滤波电感模块后分路，分别连接两个断路器模块后接入电池接入端口模块。

3、进一步，所述并网接触器模块上并联设置有预充电阻及预充接触器。

4、进一步，所述交流输入端口模块，并网接触器模块以及预充电阻和预充接触器均包括三条线路。

5、进一步，所述滤波电容模块并联设置于并网接触器模块与滤波电感模块连接线路。

6、另一方面，一种用于液流电池0v启动的储能变流器控制方法，基于一种用于液流电池0v启动的储能变流器电路实现，当接入液流电池时，在电池维护模式下，液流电池从0v开始启动，包括三个阶段：

7、第一阶段：建立最小启动电压；

8、第二阶段：建立最小正常运行电压；

9、第三阶段：将液流电池充满电。

10、进一步，所述第一阶段具体包括以下步骤：

11、启动第一阶段，储能变流器控制预充接触器闭合，主接触器断开，系统通过预充电阻、主回路电感和电池内阻进行限流；

12、判断电池电压是否大于最小启动电压，若是，则等待一分钟进入第二阶段，若不是则循环等待。

13、进一步，所述最小启动电压为ug*1.414–udelta1，其中，ug为电网电压，udelta1为偏差电压。

14、进一步，所述第二阶段具体包括以下步骤：

15、启动第二阶段，为了避免电流冲击仍然保持预充接触器闭合，主接触器断开，储能变流器进入交流稳母线模式，恒压限流模式运行；

16、判断当直流电压是否达到目标值且充电电流小于设定的最小充电电流，若是，则等待一分钟后进入第三阶段，若不是，则循环等待。根

17、进一步，所述直流电压目标值为ug*1.414+udelta2，其中，udelta2为偏差电压，ug为电网电压。

18、进一步，所述第三阶段具体包括以下步骤：

19、先关闭pwm，闭合主接触器，并断开预充接触器，等待接触器完全闭合；

20、设定恒压目标值为最终充电电压，开启pwm继续充电；当直流电压达到目标值且充电电流小于设定的最小充电电流，并维持一段时间后；充满后自动停机或进入在线等待模式。

21、本发明的有益效果：本发明提出了一种用于液流电池0v启动的储能变流器控制方法，电路包括交流输入端口模块，与交流端口模块连接的并网接触器模块，并网接触器模块连接主接触器模块以及滤波电容模块和滤波电感模块后分路，分别连接两个断路器模块后接入电池接入端口模块；本发明提出的控制方法对于液流电池额定电压高于pcs额定直流电压的系统，无需额外dcdc进行0v启动；经济性更好；少了一级dcdc损耗，系统的效率更好；同时故障率也会更低，系统的控制也会更简单，电池维护也更简单；0v启动过程分三步，启动维护模式后，储能变流器一次性将液流电池电压充满，可快速切换为正常工作模式，使得电池维护更简单。

技术特征：

1.一种用于液流电池0v启动的储能变流器电路，其特征在于，包括交流输入端口模块，与交流端口模块连接的并网接触器模块，并网接触器模块连接主接触器模块以及滤波电容模块和滤波电感模块后分路，分别连接两个断路器模块后接入电池接入端口模块。

2.根据权利要求1所述的一种用于液流电池0v启动的储能变流器电路，其特征在于，所述并网接触器模块上并联设置有预充电阻及预充接触器。

3.根据权利要求2所述的一种用于液流电池0v启动的储能变流器电路，其特征在于，所述交流输入端口模块，并网接触器模块以及预充电阻和预充接触器均包括三条线路。

4.根据权利要求1所述的一种用于液流电池0v启动的储能变流器电路，其特征在于，所述滤波电容模块并联设置于并网接触器模块与滤波电感模块连接线路。

5.一种用于液流电池0v启动的储能变流器控制方法，基于权利要求1~4任一项所述的一种用于液流电池0v启动的储能变流器电路实现，其特征在于，当接入液流电池时，在电池维护模式下，液流电池从0v开始启动，包括三个阶段：

6.根据权利要求5所述的一种用于液流电池0v启动的储能变流器控制方法，其特征在于，所述第一阶段具体包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种用于液流电池0v启动的储能变流器控制方法，其特征在于，所述最小启动电压为ug*1.414–udelta1，其中，ug为电网电压，udelta1为偏差电压。

8.根据权利要求5所述的一种用于液流电池0v启动的储能变流器控制方法，其特征在于，所述第二阶段具体包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的一种用于液流电池0v启动的储能变流器控制方法，其特征在于，所述直流电压目标值为ug*1.414+udelta2，其中，udelta2为偏差电压，ug为电网电压。

10.根据权利要求5所述的一种用于液流电池0v启动的储能变流器控制方法，其特征在于，所述第三阶段具体包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种用于液流电池0V启动的储能变流器电路及控制方法，电路包括交流输入端口模块，与交流端口模块连接的并网接触器模块，并网接触器模块连接主接触器模块以及滤波电容模块和滤波电感模块后分路，分别连接两个断路器模块后接入电池接入端口模块；本发明提出的控制方法对于液流电池额定电压高于PCS额定直流电压的系统，无需额外DCDC进行0V启动；经济性更好；少了一级DCDC损耗，系统的效率更好；同时故障率也会更低，系统的控制也会更简单，电池维护也更简单；0V启动过程分三步，启动维护模式后，储能变流器一次性将液流电池电压充满，可快速切换为正常工作模式，使得电池维护更简单。

技术研发人员：王晓文,张自学,邹军
受保护的技术使用者：四川科陆新能电气有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13