[发明专利]一种风光储系统的双向变流器整流系统

说明书

（一）技术领域：

本发明涉及电力电子科技和电流控制领域，尤其是一种风光储系统的双向变流器整流系统。

（二）背景技术：

随着化石能源的不断枯竭,人们对风能、太阳能等清洁可再生能源的开发和利用越来越重要,中国拥有丰富的风力资源和太阳能资源,但是风力发电和太阳能发电量受天气、季节等因素影响,具有间歇性和波动性,可能造成在电力需求高峰时发电量不足,而在电力需求低谷时发电量过剩。建立风光储输发电站,通过储能可以实现风力发电和太阳能发电的互补,且在电力调峰、稳定电网、利用可再生能源方面起着重要作用。

风光储输发电站系统由风力发电系统、太阳能发电系统和储能系统构成，通过功率控制系统接收电网调度以及对风光储输发电系统中各系统的功率控制。其中储能系统由储能电池和双向变流器组成,因此发明一种对双向变流器整流系统将电能平稳的存入储能电池对促进风光等新能源的利用和解决人类的资源危机有长远重大的意义。

风光储输发电站中双向变流器工作在整流状态时,目的是对储能电池进行充电,因此双向变流器的整流控制策略要根据储能电池的充电特性来设计,满足对储能电池不同充电方式的充电储能电池价格昂贵,充放电次数有限,用适当的方式进行充电对于电池的容量和使用寿命有很大的影响,并且储能电池对于充电过程中的电压电流变化比较敏感,所以双向变流器的整流控制策略以及控制性能有着至关重要的作用

（三）发明内容：

本发明的目的在于提供一种风光储系统的双向变流器整流系统，它可以克服现有技术的不足，在整流状态时能够满足对储能电池不同的充电方式下进行快速、减少对电池损耗的充电。他可以尽可能的减小充电过程对电池的损耗，加快充电效率，且结构简单，维护方便，能够大规模用于各类储能系统。

本发明的技术方案：一种风光储系统的双向变流器整流系统，其特征在于包括功率控制模块、电池管理模块、三相电网模块、双向变流器模块、双向变流器控制模块和储能电池模块，其中所述双向变流器控制模块的输入端连接PC机和电池管理模块的输出端，其输出端与双向变流器模块的输入端连接；所述储能电池模块接收双向变流器模块的输出信号，其输出端连接电池管理模块的输入端；所述双向变流器模块的输入端接收带风光储发电站功率控制模块的三相电网的电压电流信号。

本发明的工作原理：如图2所示，双向变流器工作在整流状态时,有三种模式,即恒流充电恒压充电和限功率充电,根据每种充电方式采用不同的串级双闭环控制方案,不管采用哪种串级方案,其中内环都采用电流环控制,因此电流环的性能直接影响到外环的控制效果,从而影响到整流状态时的控制性能。

其中电流控制技术有直接电流控制技术和间接电流控制技术间接电流控制是通过交流侧电压的幅值和相位的控制,实现对电流的控制,不需要在交流侧使用电流传感器检测以构成闭环控制,具有控制简单无需电流反馈的优点,但是间接电流控制的系统对系统参数变化敏感,动态响应慢,因此不适合运用于动态响应要求高的场合。

直接电流控制通过对网侧电流的闭环控制,提高了网侧电流的动、静态特性,可以获得网侧高品质的电流响应,并且控制系统对外界的扰动不再敏感,提高了控制系统的鲁棒性而储能电池的充电过程对电压、电流十分敏感,需要电流动态响应高的控制系统,因此本系统采用直接电流控制。

直接电流控制具有快速的电流动态响应及系统稳定性,直接电流有多种控制方式,如滞环电流控制、固定开关频率控制和空间矢量电流控制等滞环电流控制的优点是有较快的动态响应,由设定的滞环宽度决定电流跟踪的动态偏差,其缺点是开关频率不固定,开关过程中产生的谐波比较严重,这对网侧滤波电感的设计要求比较高,且开关管在开通和关断时的损耗和应力增大,因此该控制方式不适合在大功率场合应用因此,本系统采用固定开关频率的直接电流控制方式。

所述风光储发电功率控制模块（见图1）向双向变流控制器输入功率控制信息对变流器的整流功率进行限制并决定系统的充电状态。

所述电池管理模块（见图1）负责采集和计算当前储能电池充电的电压、电流、温度等,并对储能电池的SOC作估算,控制当前储能电池充电的电压和电流,向双向变流器反应此时储能电池能接受的充电电压和电流大小,以及工作在恒压充电阶段还是恒流充电阶段，风光储输发电站发送电网允许整流的最大功率信息给双向变流器。

所述三相电网模块（见图1）决定电池处于充电后者放电的状态，对于本发明，我们假设电网处于能量充足状态，储能电池处于充电状态，我们对此进行整流控制。