[发明专利]一种并联充放电功率转换系统

说明书

技术领域

本发明属于电力电子和电力自动化设备，具体涉及一种并联充放电功率转换系统。 

背景技术

城市电网日益扩大的峰谷差和不断增多的分布式间歇性可再生能源对电网安全影响日趋明显。同时，越来越多的企业需要较高的电能质量来提高其产品的合格率；医院、政府等部门则依赖大容量的备用电源以提供关键负荷的紧急供电。这些问题的解决都依赖于储能技术的发展。电池储能由于具有循环效率高、工况转换快、电站建设用地要求不高、地理适应性强的特点而备受关注。电池储能站建设周期短、易于扩展，站内不存在高温、高压、高转速设备及复杂的辅助系统，运行维护成本低，可靠性和安全性较高。目前，我国正大力开展大规模电池储能技术的研究，探索电池充放电站的安全稳定运行模式，以期全面提高电池储能电站的综合经济性，支撑坚强智能电网的快速发展。 

随着电池储能技术的兴起，与储能系统配套的变换装置和相应的控制技术也得到了长足的发展。现有并联充放电功率转换系统通常采用集中控制、主从控制、分散逻辑控制和无互联线控制，然而此类控制方案无法提供高可靠、高速率的信息传输途径，一般只适用于模块空间分布较小的并联系统。而且现有并联充放电功率转换系统一般由多个子系统构成，每个子系统的电池是由多个电池单体串联后再并联构成的电池组，此类电池组的组间差异较大，对充放电控制和能量调度策略要求更为严格。 

国外的ABB、DynaPower、Exergonix等公司长期致力于研发大功率的能量转换系统，如ABB公司研发的PCS100 ESS系列储能装换装置，系统功率可达5MW，但其采用单级结构，不能大范围的适应电池端电压，这就决定其运用的电池类型有限，并且对电池组的特性要求也较高。因此，有必要寻求一种新的功率转换系统及控制方法。 

发明内容

本发明提出一种并联充放电功率转换系统，解决现有并联充放电功率转换系统容量小、信息传输可靠性低、协调控制困难的问题，以实现大功率并联系统的稳定可靠运行。 

本发明的一种并联充放电功率转换系统，包括上位机、集中控制单元和N个子系统，各子系统结构相同，均包括隔离变压器、双向交直流变流器、双向直流变流器、电池组和控制器；各子系统的隔离变压器与交流母线相连，交流母线通过并网开关连接至电网或通过本地开关连接至本地负载；所述上位机通过通讯电缆与集中控制单元连接，集中控制单元通过通讯网络和光纤分别与各子系统的控制器通讯，N＝1～10，其特征在于： 

(一)所述上位机，通过RS485通讯协议向集中控制单元发送操作指令、模式输入变量j、有功功率值P_ref和无功功率值Q_ref，所述操作指令包括开机和关机；所述模式输入变量j的值为1或2；当通过光纤接受到集中控制单元发送的电网故障信号时，令模式输入变量j＝1； 

(二)所述集中控制单元，进行下述操作： 

(1)模式判断步骤： 

(1.1)置控制模式变量m＝0，判断操作指令是否为关机，是则关闭集中控制单元；否则周期性判断模式输入变量j是否等于控制模式变量m，是则转子步骤(1.2)，否则转子步骤(1.3)； 

(1.2)若m＝1，转步骤(3)；否则转步骤(2)； 

(1.3)置m＝j，判断是否m＝1，是则转步骤(5)；否则转步骤(4)； 

(2)并网运行步骤，包括下述子步骤： 

(2.1)对电网电压进行检测和锁相获得电网幅值V_g、同步信号θ和电网频率f_g； 

(2.2)电网状态判断： 

判断是否264.4V≤V_g≤342.1V且49.5Hz≤f_g≤50.5Hz，是则电网为正常状态，闭合并网开关，通过光纤向各子系统发送控 制模式变量m＝2，转子步骤(2.3)； 否则电网为故障状态，向上位机发出电网故障信号，转步骤(1)； 

(2.3)等待上位机的有功功率值P_ref和无功功率值Q_ref，计算各子系统的有功功率参考值P_refi和无功功率参考值Q_refi：