[发明专利]一种电力分布式储能装置及其控制系统

权利要求书

1.一种电力分布式储能装置及其控制系统，其特征在于，包括一系统总控单元，及一个或多个数量对应设置的下列功能单元：

    电力发电装置，采用太阳能电池阵列或风力发电机组或二者结合，与发电／储能控制单元连接受该单元控制；

    储能单元，由蓄电池或者超级电容等储能器件串并联组成，与发电／储能控制单元连接受该单元控制实现电能的存储；

    发电／储能控制单元，与系统总控单元通讯，接受系统总控单元命令实现系统内电能的转换；所述电能的转换包括电网与储能单元之间双向的电能变换、电力发电装置向电网、电力发电装置向交流负载、电力发电装置向储能单元、储能单元向交流负载的电能转换；并将储能单元及自身的状态信息发送给系统总控单元；

    逆变器单元，采用双向逆变电路，与发电／储能控制单元连接，受系统总控单元控制完成电网与储能单元之间双向的电能变换及电力发电装置向电网、电力发电装置向交流负载、储能单元向交流负载的电能转换的电能转换；

离网／并网控制单元，连接于逆变器单元与交流负载之间，受系统总控单元控制实现交流负载与电网的供用电切换；

所述电力分布式储能装置还包括：

一主电源PCB，所述主电源PCB用来容纳所有的功率器件，包括两个+5 V电源的数字和模拟电路；这些电源通过变压器隔离，以消除接地环路；两个电源供应器线性拓扑结构和使用+5 V稳压器；信号调制器印刷电路板和栅极驱动器板被放置在主电路板上，包括所有的IGBT，续流二极管，滤波电容，dc-dc转换器电感器；电流传感电路被置于主板上，传感器必须位于主电流路径；此板被放置在所用的电压传感器的电压分压器，以保持高电压和高电流信号远离信号调理板；

一栅极驱动器电路板；所述栅极驱动器电路板是1.5“X1.5”电路板印刷的，用于驱动IGBT，每个栅极驱动器被放置在其对应的主板上，这样如果其中的一个有损坏就比较好维修；

一信号调节板；所述信号调节板用于信号调理板容纳数字接口和模拟信号调理电路；它通过隔离模拟电路和3.3-5V逻辑电平转换器作为DSP板的缓冲区，DSP板通过类似的方法法连接信号板。

2.根据权利要求l所述的电力分布式储能装置及其控制系统，其特征在于，电力分布式储能装置还包括：

数字信号处理器；所述数字信号处理器具有具有100 MHz的时钟速度，内置PLL，16个增强型PWM输出，和2个8 - 通道的12位ADC的特殊的DSP[2]；从该DSP拆开的锁相环（PLL）和增强型PWM模块，组合设置大多数DSP；

模拟信号调节器；

所述模拟信号调节器用于连通到DSP电路；接收的信号来自于DSP的ADC，0-3 V之间；

电路传感器；

所述电路传感器包括霍尔效应电流传感器及其外部电路能够感应±30 A电流和将其转换成一个0-5 V隔离模拟量信号；形成一个简单的分压器电路，然后由ADC将所得到的信号转换成一个0-3 V信号；

电压感受器；

   所述电路传感器包括设计包括共4个电压测量，2个直流测量，和剩余的传感器测得的交流电压；隔离运算放大器；通过DSP的所有电压测量来指进行电隔离；该运算放大器是单位增益设备可以测量高达50 kHz的双极性信号，假设在这种情况下，该设备将饱和[4]；所有的运算放大器，通过一个孤立的互补±15V直流供电DC转换器；对于直流测量，隔离运算放大器伴随着适当的电压分压器，以规模的预期水平下降电压供ADC使用；

交流电压则需要额外的电平移位电路，以确保该ADC从未被偏置到负的电压电平；这是通过注入直流电压到反相运算放大器；

数字信号接口；

 所述数字信号接口数字方面的设计包括DSP与栅极驱动电路，这部分的设计是相当直接的，除了TMS320F2808是3.3 V CMOS兼容，栅极驱动器IC是+5 V的逻辑电平兼容；74LVX3245的逻辑电平转换被用作两种不相容的逻辑电平之间的缓冲区；还增加了额外的逻辑电路的安全问题而产生的可能性，即在相同的H-桥臂的两个开关可能是同时导通，造成短路；

电子动力设备，

所述电子动力设备包括直流变换器，高压桥逆变器，和其他附带的磁性元件；直流电压被选定为36 V，这需要三个12 V铅酸电池串联使用；降压则用变压器给出了36 VRMS，这等同于一个36√2 VPK或约51 V.因此，直流变换器的目的是为适当的放电模式操作提高电池的电压电平高于51 V；

    所述直流转换器，所述直流转换器用于将需要升压到36 V至≥51 V，并执行在反向模式中的逆变；使用的拓扑结构：一个半桥转换器与额外的滤波电路；解方程[5]中的降压转换器部分的设计步骤包括：设计、对于一个降压转换器工作在连续的区域中的占空比： 连续不连续的边界处电流由下式给出： 假设开关频率被给定为50千赫，所需的电感值的时间是约36μH，从在这个方程，可以计算出中电容值，fc的标志被选择为约2个数量级的截止频率，低于开关频率，这就产生了需要为2700μF的电容低电压侧，仅依赖于在允许量的纹波的dc-dc转换器的高电压侧的电压输出，设计简洁，在2700μF值过大，使相同的部件可以使用。