[发明专利]一种储能变流器

说明书

本发明公开了一种储能变流器，包括控制模块、功率变换模块、交流配电模块和直流配电模块；直流配电模块连接串联电池组；功率变换模块、交流配电模块和直流配电模块依次连接，交流配电模块连接交流电网；控制模块包括依次连接的DSP单元、ARM单元和FPGA单元；ARM单元与DSP单元实时通信；ARM单元具有BMU通信端口；ARM单元与EMS通信；所述DSP单元与交流配电模块、直流配电模块连接，所述FPGA单元与功率变换模块连接。本发明提高了储能系统的功率密度、降低了系统的复杂程度和系统的硬件成本；内部/外部均采用百兆级高速通信，可实现微秒级故障告警、保护，满足了上位机数据实时性的要求，具备毫秒级功率调度响应的能力。

技术领域

本发明涉及电化学储能技术领域，具体涉及一种储能变流器。

背景技术

随着电化学储能技术、工商业储能、电站级储能及相关通信技术的不断发展，一方面需要降低储能系统的成本，获得更高的投资回报率；另一方面需要提高数据的传输速率，进行大数据分析、快速响应上级调度指令。受制于企业规模和研发成本，目前应用于工商业、电站级的储能变流器(PCS)仅具备功率变换功能，电池管理系统(BMS)、高压交/直流配电设备均独立于PCS外置，很多包括断路器、接触器、电压/电流传感器等器件重复使用，增加了系统的硬件成本；为了保证不同厂家设备间通信的兼容性，能量管理系统(EMS)、储能变流器(PCS)、电池管理系统(BMS)、电池管理单元(BMU)等储能系统设备间的通信大多采用传统CAN、RS-485等方式实现，使用J1939、Modbus-RTU等协议。这种数据交互方式严重制约了整个系统数据传输速率及控制速度的提高。

为了解决上述问题，有必要对EMS、PCS、BMS、BMU等储能系统设备进行优化，减少冗余器件/设备数量、提高设备通信速率。

发明内容

针对上述背景技术的阐述，本发明提供一种储能变流器，该储能变流器内置电池管理系统(BMS)和高压交/直流配电功能模块，构建了以储能变流器为核心的储能系统，提高了储能系统整体的功率密度、减少了系统的分立设备数量和硬件成本；采用百兆级高速通信，提高了故障告警/保护的响应速度，满足了后台数据实时性的要求，同时具备毫秒级调度响应的能力。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种储能变流器，包括控制模块、功率变换模块、交流配电模块和直流配电模块；所述直流配电模块连接串联电池组；功率变换模块、交流配电模块和直流配电模块依次连接，交流配电模块连接交流电网；

所述控制模块包括依次连接的DSP单元、ARM单元和FPGA单元；

其中，所述ARM单元与DSP单元实时通信，用于获取直流电池侧电流数据，计算SOC/SOH；ARM单元具有BMU通信端口，用于获取各BMU的电芯数据并进行控制；ARM单元与EMS通信，用于向EMS上传PCS、BMU的数据，以及获取配置信息；

所述DSP单元与交流配电模块、直流配电模块连接，用于获取电池状态信息，实时调整充放电模式和电流及并网控制；

所述FPGA单元与功率变换模块连接，用于产生的PWM开关信号控制进行功率变换。

作为本发明的进一步改进，所述功率变换模块具有功率器件，FPGA单元产生的PWM开关信号控制功率器件的开通和关断，进行直流电池侧与交流电网侧的功率变换，控制串联储能锂电池组的充放电。

作为本发明的进一步改进，所述交流配电模块具有配电器件；所述直流配电模块具有配电器件。

直流配电模块、交流配电模块与DSP单元连接用于配电控制，并将电压、电流信号送至DSP单元进行并网控制。

作为本发明的进一步改进，所述ARM单元与消防设备通信，用于获取消防设备传感器信号并进行消防控制；通信采用RS-485总线。