[发明专利]一种并离网储能系统的超级电容预充电电路及控制方法

权利要求书

1.一种并离网储能系统的超级电容预充电电路，其特征在于，包括快速并离网开关电路、三相交流断路器、两相LCL交流滤波电路、单相全桥不控整流电路、直流断路器、直流电容滤波电路、直流预充电路和超级电容器组；

所述快速并离网开关一端连接三相电网，一端连接三相交流断路器；

所述三相交流断路器一端连接快速并离网开关，一端连接两相LCL交流滤波电路；

所述两相LCL交流滤波电路一端连接三相交流断路器，一端连接单相全桥不控整流电路的桥臂中点；

所述直流电容滤波电路一端挂接在单相全桥不控整流电路的共阳极端，一端挂接在单相全桥不控整流电路的共阴极端；

所述两相LCL交流滤波电路的电容中点与直流电容滤波电路的中点相连接；

所述直流断路器串联在单相全桥不控整流电路直流侧和超级电容器组之间；

所述直流预充电电路包括：直流预充电控制开关和直流预充电电阻，所述直流预充电电路并联在直流断路器两端。

所述超级电容器组是由多个超级电容器模块串并联组成，而所述超级电容器模块由多个超级电容器单体串并联后组成。

2.一种并离网储能系统的超级电容预充电控制方法，其特征在于，应用于权利要求1所述的预充电电路进行如下步骤：

步骤S01：超级电容器组对直流滤波电容预充电；

步骤S02：启动恒定峰值电流预充电控制模式；

步骤S03：进入变峰值电流预充电控制模式；

步骤S04：预充电结束，进入待机模式。

3.如权利要求2所述的一种并离网储能系统的超级电容预充电控制方法，其特征在于，所述步骤S01具体为控制直流预充开关，通过限流电阻实现超级电容器组对直流滤波电容的预充电。

4.如权利要求3所述的一种并离网储能系统的超级电容预充电控制方法，其特征在于，所述步骤S02具体为如下步骤：

a)以采样频率fs实时检测线电压Vab(t)，并据此获取对应的相位角；

b)以采样频率fs实时检测超级电容电压Vsc(t)、网侧电感电流值和机侧电感电流值IL(t)，并实时保存线电压Vab(t)在相位角0-区间内线电压Vab(t)和超级电容电压Vsc(t)的差值ΔV(t)＝Vab(t)-Vsc(t)，其中保存的压差数据分别为ΔV(0)、ΔV(1)、ΔV(2)···ΔV(n)，同步保存机测电感电流数据IL(0)、IL(1)、IL(2)···IL(n)；

c)完成上述数据采集后，对ΔV(0)、ΔV(1)、ΔV(2)···ΔV(n)这组数据进行滤波筛选，筛除掉第二次穿越过零点后的数据，并保存其他数据为ΔV(0)、ΔV(1)、ΔV(2)···ΔV(k)···ΔV(m)，其中ΔV(0)、ΔV(1)、ΔV(2)···ΔV(k-1)为第一次穿越过零点之前的数据，其中k为第一次穿越过零点时的插值，其中m为第二次穿越过零点时的插值；

d)选取步骤3中第二次穿越过零点前后共5个机侧电感电流值IL(m-2)、IL(m-1)、IL(m)、IL(m+1)和ILs(m+2)，然后用冒泡比较法得出最大的机侧电感电流值ILmax；

e)完成数据筛除后，根据公式(1)进行逆序积分计算，根据设定的机侧电感电流峰值ILref，并结合公式(1)和(2)获得晶闸管触发角关联量x，其中ΔIL为过流调整因子，L为机侧电感值；

f)根据公式α＝100x/fs获得a、b两相晶闸管的触发角α；

g)在线电压Vab(t)下一个工频周期的α相位角完成a、b两相晶闸管的触发驱动；

h)然后周期性地执行c、d、e、f和g中的工作。

5.如权利要求4所述的一种并离网储能系统的超级电容预充电控制方法，其特征在于，所述步骤S03具体控制方法为：当恒成立时，a、b两相晶闸管的触发角α＝100k/fs。

6.如权利要求5所述的一种并离网储能系统的超级电容预充电控制方法，其特征在于，所述步骤S04具体为当α＝100k/fs≈/2，即k≈fs/200条件成立时，此时超级电容的充电电流接近于零，此时判定超级电容预充电工作完成，然后断开交流断路器和直流断路器，并封锁快速并离网开关的驱动信号。