[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

说明书

本发明公开了一种并离网储能系统的超级电容预充电电路及控制方法，电路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；控制方法包括：基于常见的并离网储能系统构造出了超级电容预充电电路，然后充分利用系统原有的电压采样电路、电流采样电路、整流器电路、晶闸管驱动电路和系统控制器，并基于提出的限电流峰值控制算法实现了超级电容的限峰值电流预充电。本发明通过对原有并离网储能系统的电路重构，未丝毫改动原有系统电路结构，未增和任何元器件，该技术方案提高超级电容预充电效率，简化系统结构，降低系统成本，提高系统的可靠性。

技术领域

本发明涉及一种并离网储能系统的超级电容预充电电路及控制方法，属于电力电子技术应用领域。

背景技术

随着风力发电和光伏发电的大规模发展，越来越多的基于可再生能源的分布式电源系统逐渐接入主动配电网。由于可再生能源随机波动性强，储能系统，尤其是电力储能系统因其控制灵活、使用方便而逐步大规模接入主动配电网，以平抑可再生能源的随机波动。电力储能系统通常可分为大容量储能的能量型储能系统和具有快速响应特性的功率型储能系统。一般而言，单一类型的储能系统适用范围受限，且无法得到高效应用。而混合储能系统由于可充分利用不同类型储能系统在技术特性上的互补性，可以满足不同负载和平抑不同能量波动的需要。基于此，除了常见得锂电池储能系统，功率型的超级电容储能系统和密度型的全钒液流电池储能系统更多地参与主动配电网的功率调节，实现了主动配电网的运行优化，助力了智能电网的建设。

而基于超级电容的并离网储能系统和基于矾液流电池的并离网储能系统存在起始电压为零的问题，因此需要0V起充预充电。目前，电力电子系统中对超级电容等0V起充预充电的技术方案主要有两种实现形式，第一种使用开关电源充电器对超级电容进行恒流预充电，第二种是将电网电压整流后用电阻限电流0V起充电。

上述两种方案存在如下缺点：

1、额外配备充电器的超级电容预充电方案增加了系统的复杂度，可靠性低。且在大容量的电力电子系统中为了快速预充，充电器不仅要满足高电压等级的充电需求，同时要满足大功率快速预充的需求。这样的高压大功率充电器多为专用充电器，市场上选择较少，成本较高且体积较大。

2、基于预充电电阻的限电流充电方案，为了实现快速预充电，系统需要额外配置大功率的功率电阻和对应的控制开关，虽然方案简单，但会增加系统功率损耗和系统散热设计压力。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何利用现有的并离网储能系统，在对系统结构不做丝毫改动的基础上构造出超级电容预充电电路，并利用原有的控制系统实现并离网储能系统中超级电容的预充电，解决上述常见超级电容预充电方案存在的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了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、基于三相储能变流器系统的预充电重构电路和超级电容器组；

所述快速并离网开关电路为三相的双向晶闸管电路组成，包括晶闸管和晶闸管驱动电路；

所述三相储能变流器系统主要包括：三相交流断路器、直流断路器、三相LCL交流滤波电路、直流电容滤波电路、直流预充电路和三相全桥电路；

所述基于三相储能变流器系统的预充电重构电路主要包括：三相交流断路器、直流断路器、两相LCL交流滤波电路、直流电容滤波电路、直流预充电路和单相全桥不控整流电路；

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形成。

进一步，所述快速并离网开关一端连接三相电网，一端连接三相储能变流器系统的交流断路器；

所述三相交流断路器一端连接快速并离网开关，一端连接三相LCL交流滤波电路；