[发明专利]对多个电池组的控制

说明书

技术领域

本发明涉及对能量存储系统内的电池组的控制。

背景技术

电池能量存储(BES)系统允许在许多种类的装置内存储和释放电能。这些系统可以包括存储来自诸如风力或太阳能系统之类的电源、诸如不间断电源(UPS)之类的备用电源的能量的系统，以帮助电力调节或用于其他用途。

在一些应用中，BES系统可以具有多个用途，或者可以具有需要对不同电池组进行独立控制的操作模式。存在独立控制电池组的两种常用手段。第一种情况针对每个电池组使用AC/DC逆变器(逆变器)。第二种情况针对每组使用DC/DC转换器(DC转换器)。

第一种情况在现有技术的图1中示出。电池组10、11各自具有相关联的逆变器12、13。典型地，逆变器12、13共享公共变压器20。变压器连接到电网30。

第二种情况在现有技术的图2中示出。电池组10、11各自连接到相关联的DC转换器14、15。DC转换器14、15以固定电压向公共母线18输出，然后经由公共逆变器16和变压器21将功率转换为AC。

在两种配置中，来自每个电池组的功率流可以完全不同。在图1中，不同的功率流在变压器20中以电磁方式求和。在图2中，功率流在公共DC母线上被求和。

每个配置都有优点和缺点。在图1所示的情况下，存在由逆变器12、13执行的单级功率转换，且因此在原理上该配置具有比图2的情况更高的效率。图2的布置在DC转换器14、15中和在公共逆变器16中具有两级功率转换。

在图2中，公共逆变器16可以针对功率流的总和来调整大小。例如，如果每个DC转换器被限定为1每单位(“pu”)功率，则在始终不同时使用两个电池组的全功率的情况下，逆变器可以额定为小于2pu功率。这与图1相反，在图1中，每个逆变器必须额定为1pu(总共2pu功率)。

对于许多应用，期望安装被设计为管理具有高循环的相对高的可变性的电池组，该电池组需要最小量的能量存储(例如频率调节或太阳能光伏平滑)，我们将其称为电力电池组，且期望安装被设计用于能量输送的另一电池组，该另一电池组需要相对大量的能量存储(诸如需求管理、能量转移和包括不间断电力在内的备用电力)，我们将其称为能量电池组。

本发明的目的是提供用于包括电力电池组和能量电池组这二者在内的布置的有效方法、装置和系统。

发明内容

在第一种宽泛的形式中，本发明提供一种布置，其中能量电池组经由DC转换器连接到母线，并且电力电池组直接连接到母线，母线向公共逆变器输出。

根据一个方面，本发明提供了功率转换和控制系统，包括电力电池组和能量电池组，所述能量电池组连接到DC转换器，所述DC转换器输出端连接到母线，并且电力电池组直接连接到母线，使得母线的电压有效可变。

在一些实现中，母线优选地经由变压器连接到逆变器以向负载输出。优选地，在逆变器和DC转换器之间提供在响应时间方面的差异

在其他实现中，母线经由电网整流器连接到电网，并且经由负载逆变器连接到负载。

根据另一方面，本发明提供了一种功率转换和控制系统，包括：电池组，连接到负载逆变器的输入端和电网整流器的输入端，其中，该系统适于向所述电网提供频率调节功率，适于经由负载整流器向负载提供负载功率，并且适于提供充电功率以维持电池的充电状态，其中，指示负载功率、频率调节功率和充电功率的信号由加法器求和以便为电网整流器提供控制信号。

附图说明

现在将参考附图来描述本发明的实现，其中：

图1是第一现有技术的系统的示意性电路图；

图2是第二现有技术的系统的示意性电路图；

图3是本发明的第一实现的示意图；

图4是第一实现的第一应用的示意图；

图5是第一实现的第二应用的示意图；

图6是具有一个电池组的UPS系统的实现的示意图；

图7是具有两个电池组的UPS系统的实现的示意图；

图8是示出了用于根据图5的系统的控制系统的示意图；

图9是用于根据图5的系统的备选控制系统的示意图；

图10是用于根据图6的系统的控制系统的示意图；以及

图11是用于根据图7的系统的控制系统的示意图。

具体实施方式