一种液流电池储能变流器控制系统和方法与流程

本发明涉及电池储能，具体涉及一种液流电池储能变流器控制系统和方法。

背景技术：

1、全钒液流电池，是一种以金属钒离子为活性物质的液态氧化还原可再生电池，是液流电池的一种。全钒液流电池是以+4、+5价态的钒离子溶液作为正极的活性物质，以+2、+3价态的钒离子溶液作为负极的活性物质，分别储存在相应的储罐中，在对电池进行充、放电时，正负极电解液在离子交换膜两侧进行氧化还原反应，同时，系统的动力泵开始工作，不断的将储液罐中的电解液送入正极室和负极室内，以维持离子的浓度，实现对电池的充放电。在更换电解液时，液流电池的电压会出现0v的情况，此时传统变流器为不可控整流，会损坏设备，无法直接对液流电池进行充电，此时则需额外使用充电机对电池进行充电，当电池电压达到变流器直流侧工作区间时，储能变流器才能对全矾液流电池进行充放电。因此市场急需一种能满足具备0v充电的储能变流器。

2、以上问题丞待解决。

技术实现思路

1、本发明要克服现有技术的上述至少一个缺点，提供了一种液流电池储能变流器控制系统，所述系统包括：储能变流器系统和全矾液流电池；所述储能变流器系统的一端连接于全矾液流电池，另一端连接于电网，用于基于接收到的电网的调度指令对所述全矾液流电池进行充电或放电；所述储能变流器系统包括依次连接的直流电源避雷器、直流断路器、直流熔断器、双向ac-dc功率模块、电抗器、交流滤波器、交流断路器、交流电源避雷器、直流电压传感器、直流电流传感器、交流电压传感器、交流电流传感器和中央控制器，以及分别与所述直流断路器并联连接的dc-dc斩波模块和直流预充电模块；所述中央控制器用于基于接收到的电池侧电压、电池侧电流、母线侧电压、系统侧电压、系统侧电流、交流电流以及滤波器电流驱动所述dc-dc斩波模块和双向ac-dc功率模块。

2、进一步的，所述储能变流器系统还包括交流预充电模块，所述交流预充电模块的一端连接于所述双向ac-dc功率模块与直流熔断器之间，所述交流预充电模块的另一端连接于所述交流电源避雷器与交流断路器之间。

3、进一步的，所述交流预充电模块包括依次连接的三相整流桥、第一预充电电阻和第一接触器；所述交流预充电模块用于通过三相整流桥为所述双向ac-dc功率模块进行预充电。

4、进一步的，所述直流预充电模块包括依次连接的第二接触器和第二预充电电阻；所述直流预充电模块用于通过全矾液流电池为双向ac-dc功率模块进行预充电。

5、进一步的，所述dc-dc斩波模块包括依次连接的第三接触器和dc-dc斩波器；所述dc-dc斩波模块用于将双向ac-dc功率模块输入的直流高压电转化为直流低压电输出为所述全矾液流电池进行充电。

6、进一步的，所述交流滤波器连接于所述双向ac-dc功率模块和交流熔断器之间，包括依次连接的电抗器和滤波电容，用于滤除由所述双向ac-dc功率模块高速开关产生的高次谐波。

7、进一步的，所述双向ac-dc功率模块包括igbt管t1、igbt管t2、igbt管t3、igbt管t4、二极管d1、二极管d2、二极管d3、二极管d4、二极管d5、二极管d6、直流支撑电容c1和直流支撑电容c2；igbt管t1反并联二极管d1，igbt管t2反并联二极管d2，igbt管t3反并联二极管d3，igbt管t4反并联二极管d4；igbt管t1依次和igbt管t2,、igbt管t3、igbt管t4串联，igbt管t1和igbt管t2的中点连接于串联的二极管d5和二极管d6的一端；igbt管t3和igbt管t4的中点连接于串联的二极管d5和二极管d6的另一端；直流支撑电容c1和直流支撑电容c2串联，所述直流支撑电容c1和直流支撑电容c2的中点连接于串联的igbt管t2和igbt管t3的中点。

8、进一步的，所述中央控制器还用于基于接收到的直流电压传感器检测的电池侧电压与预设电压的数值，驱动所述双向ac-dc功率模块和dc-dc斩波模块对所述全矾液流电池充电或放电。

9、进一步的，所述中央控制器还用于：当接收到的电池侧电压大于预设电压时，驱动所述双向ac-dc功率模块对所述全矾液流电池进行充电；当接收到的电池侧电压小于预设电压时，驱动所述双向ac-dc功率模块和dc-dc斩波模块对所述全矾液流电池充电，当电池侧电压升到预设电压后，驱动所述dc-dc斩波模块停止工作，使所述双向ac-dc功率模块继续为所述全矾液流电池充电。

10、第二方面，本发明提供了一种液流电池储能变流器控制方法，所述方法包括：在充电模式下，对所述储能变流器进行交流预充电；中央控制器通过直流侧电压传感器获取电池侧电压；当电池侧电压大于预设电压时，中央控制器驱动双向ac-dc功率模块对液流电池进行充电；当电池侧电压小于预设电压时，中央控制器驱动双向ac-dc功率模块和dc-dc斩波模块对液流电池进行充电；当电池侧电压达到预设电压时，中央控制器驱动dc-dc斩波模块停止工作，驱动所述双向ac-dc功率模块继续对液流电池进行充电；在放电模式下，对所述储能变流器进行直流预充电；中央控制器驱动双向ac-dc功率模块逆变出交流电对外放电。

11、又一方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有一个或一个以上的指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行上述的液流电池储能变流器控制方法。

12、再一方面，本发明提供了一种电子设备，包括：存储器和处理器；所述存储器中存储有至少一条程序指令；所述处理器通过加载并执行所述至少一条程序指令以实现上述的基于液流电池储能变流器控制方法。

13、本发明的有益效果是：本发明提供了一种液流电池储能变流器控制系统，所述系统包括：储能变流器系统和全矾液流电池；所述储能变流器系统的一端连接于全矾液流电池，另一端连接于电网，用于基于接收到的电网的调度指令对所述全矾液流电池进行充电或放电；所述储能变流器系统包括依次连接的直流电源避雷器、直流断路器、直流熔断器、双向ac-dc功率模块、电抗器、交流滤波器、交流断路器、交流电源避雷器、直流电压传感器、直流电流传感器、交流电压传感器、交流电流传感器和中央控制器，以及分别与所述直流断路器并联连接的dc-dc斩波模块和直流预充电模块；所述中央控制器用于基于接收到的电池侧电压、电池侧电流、母线侧电压、系统侧电压、系统侧电流、交流电流以及滤波器电流驱动所述dc-dc斩波模块和双向ac-dc功率模块。通过直流母线并联dc-dc斩波模块，提高了电能的转化效率，减少了电能的损耗，结构简单，成本低，便于维护，并且使储能变流器系统具备直流电压0v启动功能。

技术特征：

1.一种液流电池储能变流器控制系统，其特征在于，所述系统包括：储能变流器系统和全矾液流电池；

2.根据权利要求1所述的液流电池储能变流器控制系统，其特征在于，所述储能变流器系统还包括交流预充电模块，所述交流预充电模块的一端连接于所述双向ac-dc功率模块与直流熔断器之间，所述交流预充电模块的另一端连接于所述交流电源避雷器与交流断路器之间。

3.根据权利要求2所述的液流电池储能变流器控制系统，其特征在于，所述交流预充电模块包括依次连接的三相整流桥、第一预充电电阻和第一接触器；

4.根据权利要求1所述的液流电池储能变流器控制系统，其特征在于，所述直流预充电模块包括依次连接的第二接触器和第二预充电电阻；

5.根据权利要求1所述的液流电池储能变流器控制系统，其特征在于，所述dc-dc斩波模块包括依次连接的第三接触器和dc-dc斩波器；

6.根据权利要求1所述的液流电池储能变流器控制系统，其特征在于，所述交流滤波器连接于所述双向ac-dc功率模块和交流熔断器之间，包括依次连接的电抗器和滤波电容，用于滤除由所述双向ac-dc功率模块高速开关产生的高次谐波。

7.根据权利要求1所述的液流电池储能变流器控制系统，其特征在于，所述双向ac-dc功率模块包括igbt管t1、igbt管t2、igbt管t3、igbt管t4、二极管d1、二极管d2、二极管d3、二极管d4、二极管d5、二极管d6、直流支撑电容c1和直流支撑电容c2；

8.根据权利要求1所述的液流电池储能变流器控制系统，其特征在于，所述中央控制器还用于基于接收到的直流电压传感器检测的电池侧电压与预设电压的数值，驱动所述双向ac-dc功率模块和dc-dc斩波模块对所述全矾液流电池充电或放电。

9.根据权利要求8所述的液流电池储能变流器控制系统，其特征在于，所述中央控制器还用于：

10.一种液流电池储能变流器控制方法，其特征在于，所述方法包括：

技术总结
本发明提供了一种液流电池储能变流器控制系统，包括：储能变流器系统和全矾液流电池；所述储能变流器系统包括依次连接的直流电源避雷器、直流断路器、直流熔断器、双向AC‑DC功率模块、电抗器、交流滤波器、交流断路器、交流电源避雷器、直流电压传感器、直流电流传感器、交流电压传感器、交流电流传感器和中央控制器，以及分别与所述直流断路器并联连接的DC‑DC斩波模块和直流预充电模块；所述中央控制器用于驱动所述DC‑DC斩波模块和双向AC‑DC功率模块。提高了电能的转化效率，减少了电能的损耗，结构简单，成本低，便于维护，并且使储能变流器系统具备直流电压0V启动功能。

技术研发人员：马威,季虎,马义飞,高镇军,任小建,石顺风
受保护的技术使用者：杭州思拓瑞吉科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29