[发明专利]储能变流器直流侧电池接入控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及储能变流器，更具体地说，涉及一种储能变流器直流侧电池接入控制系统及方法。

背景技术

随着我国经济的高速发展，用电负荷和电力系统的规模也在迅速增长。一方面，系统负荷的峰谷差的逐年增大以及风电、光伏等间歇性可再生能源的接入，使得系统调峰任务变得越来越严峻；另一方面，大规模的电网互联使得电力系统结构和运行方式更加复杂多变，大电网一旦发生故障造成连锁反应，将引起大面积的停电事故。而从用户的角度，对供电的可靠性的要求也越来越高。

大规模电力储能系统能够有效调节系统负荷的峰谷差，帮助解决电力系统供需瞬时平衡的问题；同时，在大电网故障时能迅速为敏感负荷提供电力供应，从而保证重要负荷的供电可靠性。目前，在各种电力储能系统中，储能变流器因其具有成本低、可靠性好、使用方便等优点，得到了广泛的应用。

储能变流器在直流-交流变换时，为保证直流侧的输入输出电流稳定，需要在直流侧并联较大容值的电容，该电容在开始充电时相当于短路。由于电池本身的特性，上述电容开始充电时电池将产生较大的短路电流，因此如果直流侧电池直接和电容连接，储能变流器的直流侧将会有很大的冲击电流。

为避免直流侧冲击电流，现有的储能变流器都会在直流侧开关上并联一个软启动装置，用于给母线电容充电。但上述软启动装置需要额外的断路器、开关器件或接触器作为启动装置。

但由于目前为减小电池总电流，节约线缆，都会将电池电压配置的尽量高。对于软启动装置中的直流开关器件，为适应电池的高电压，必须相应提高耐压值，从而使得软启动装置的工艺和成本大大提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对上述储能变流器在直流-交流变换时需在直流侧开关并联软启动装置以避免直流侧冲击电流的问题，提供一种储能变流器直流侧电池接入控制系统及方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种储能变流器直流侧电池接入控制系统，所述储能变流器中的功率模块的直流侧经由直流母线及直流开关连接到电池，且所述直流母线上连接有储能电容，该接入控制系统包括开关控制单元、充电控制单元、第一采样单元以及第二采样单元，其中：所述第一采样单元，用于实时采样直流母线电压；所述第二采样单元，用于采样电池电压；所述充电控制单元，用于闭合主回路的交流接触器并控制所述功率模块以可控整流方式为直流母线充电；所述开关控制单元，用于在电池电压与采样的直流母线电压的压差大于第一阈值时使所述直流开关保持断开，并在所述压差减小到第一阈值时使所述直流开关闭合。

在本发明所述的储能变流器直流侧电池接入控制系统中，所述接入控制系统还包括预充电控制单元，用于在交流开关闭合且直流母线电压未达到第二阈值时，控制功率模块以不控整流方式为直流母线预充电；所述充电控制单元在直流母线电压达到第二阈值时启动；所述第二阈值小于电池电压。

在本发明所述的储能变流器直流侧电池接入控制系统中，所述接入控制系统还包括电压转换电路，用于在交流开关闭合后将交流侧的交流电转换为直流电为辅助电路供电。

本发明还包括一种储能变流器直流侧电池接入控制方法，所述储能变流器中的功率模块的直流侧经由直流母线及直流开关连接到电池，且所述直流母线上连接有储能电容，该方法包括以下步骤：

(a)保持所述直流开关断开，并使所述储能变流器的主回路交流接触器闭合；

(b)控制所述功率模块以可控整流方式为直流母线充电；

(c)采样直流母线电压、电池电压并判断所述直流母线电压与电池电压的压差是否小于或等于第一阈值，并在所述压差小于或等于第一阈值时执行步骤(d)，否则返回步骤(b)；

(d)使所述直流开关闭合。

在本发明所述的储能变流器直流侧电池接入控制方法中，所述步骤(a)之前包括：在交流开关闭合后，使所述功率模块以不控整流方式为直流母线预充电，并在直流母线电压达到第二阈值时执行步骤(a)，所述第二阈值小于电池电压。

本发明的储能变流器直流侧电池接入控制系统及方法，通过采样直流母线电压并根据直流母线电压与电池电压的差值进行直流开关的闭合控制，从而使储能变流器在无直流软启装置的前提下完成直流开关的平稳闭合，避免了冲击电流。

附图说明

图1是本发明储能变流器直流侧电池接入控制系统第一实施例的示意图。

图2是本发明储能变流器直流侧电池接入控制系统第二实施例的示意图。

图3是本发明储能变流器直流侧电池接入控制方法实施例的流程示意图。