移动储能电站储能功率转换系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种移动储能电站储能功率转换系统，包括主电路和控制器电路，所述主电路包括并联在直流母线上的电压源变换器和电容，预充电模块连接到电容的两端；所述控制器电路包括模拟数字转换器模块、信号处理电路、驱动及功率保护电路和控制器,信号处理电路采集母线充放电电流信号、电池组电压信号、逆变器输出电流信号、系统输出电流信号、电网电压信号和直流侧电压信号，模拟数字转化器模块通过绝缘检测模块与电容连接，电压源变换器的交流侧和直流侧分别设有并网开关和充放电开关,控制器通过驱动及功率保护电路连接电压源变换器。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术涉及一种移动储能电站储能功率转换系统，包括主电路和控制器电路，所述主电路包括并联在直流母线上的电压源变换器和电容，预充电模块连接到电容的两端；所述控制器电路包括模拟数字转换器模块、信号处理电路、驱动及功率保护电路和控制器，信号处理电路采集母线充放电电流信号、电池组电压信号、逆变器输出电流信号、系统输出电流信号、电网电压信号和直流侧电压信号，模拟数字转化器模块通过绝缘检测模块与电容连接，电压源变换器的交流侧和直流侧分别设有并网开关和充放电开关，控制器通过驱动及功率保护电路连接电压源变换器。【专利说明】移动储能电站储能功率转换系统
本技术涉及电气自动化控制
，更具体的说涉及移动储能电站储能功率转换系统。
技术介绍
储能功率转换系统PCS是电池储能载体与电网交互的关键部件，通过PCS，储能电池从交流电网中获取能量或向交流电网输出能量，在放电状态下，电池组中的直流电能通过PCS进行能量变换，将直流电能变换为交流电能回馈电网，在充电状态，PCS通过能量变换，将交流电能变换为直流电能，给电池充电，从而实现对电池组的充/放电管理、网侧有功调频和无功调压、孤岛运行、黑启动等功能。目前，大功率移动储能技术还处于新兴的发展阶段，其快速充放电、高效有功无功调节等优点有着广泛的应用。大功率的移动储能技术的孤岛运行、并离网无缝切换、系统运行安全以及抑制高次谐波等技术以及其应用需要进一步的完善移动储能的系统设计。
技术实现思路
针对相关
文献和以上现有技术的不足，在大量现有文献研究和长期在相关领域研发实践的基础上，本技术提出“移动储能电站储能功率转换系统”，克服了现有技术中“大功率的移动储能技术的孤岛运行、并离网无缝切换、系统运行安全以及抑制高次谐波等技术以及其应用需要进一步的完善移动储能的系统设计”等技术难题，通过“采用DSP和FPGA的控制器”实现“实现大功率的快速充放电、很好的抑制高次谐波”的有益效果。 为实现上述目的，本技术是通过以下技术方案实现的:一种移动储能电站储能功率转换系统，该系统包括主电路和控制器电路，所述主电路包括并联在直流母线上的电压源变换器和电容，预充电模块连接到电容的两端；所述控制器电路包括模拟数字转换器模块、信号处理电路、驱动及功率保护电路和控制器，信号处理电路采集母线充放电电流信号、电池组电压信号、逆变器输出电流信号、系统输出电流信号、电网电压信号和直流侧电压信号，模拟数字转化器模块通过绝缘检测模块与电容连接，电压源变换器的交流侧和直流侧分别设有并网开关和充放电开关。所述主电路的直流母线端接入蓄电池，通过改变电压源换流器的调制比m和功角差δ使电压源换流器四象限运行，提供双向可控的有功、无功，以控制系统接入点的电压和频率的稳定。所述主电路的直流母线电压范围是从590V到800V。所述主电路的直流母线的直流侧电流的最大值170Α。所述控制器包括DSP、FPGA、以及连接到FPGA的模拟信号采样调理电路、开关量光耦输入接口电路、开关量光耦输出接口电路、PWM光纤驱动接口电路以及IPM故障光纤输入接口电路，FPGA将采集的数据上传到DSP中。所述DSP包括实时运算处理单元和通讯控制单元，实时运算单元处理数字滤波、静止坐标变换、旋转坐标变换、数字PLL算法、PI调节以及SVPWM生成占空比控制算法，所述通讯控制单元与监控系统和BMS进行通信。所述控制器发出预充电开关控制信号控制预充电过程的开始和结束；控制器发出并网开关控制信号，控制储能系统是否并网运行；控制器发出充放电开关控制信号，控制充放电过程的开始和结束。所述预充电模块向直流侧电容充电，使之达到预定电压值，并对电池组充电。 本技术具备的有益效果是:本技术设计了 100KW的储能系统，可以实现大功率的快速充放电、很好的抑制高次谐波，其采用DSP和FPGA的控制器可以实现复杂的运算及信号隔离，保证系统安全运行。 【专利附图】【附图说明】 图1为本技术具体实施例的PCS系统结构； 图2为本技术具体实施例的控制器硬件系统。 【具体实施方式】 下面对照附图，通过对实施例的描述，对本技术的【具体实施方式】如所涉及的控制系统，相互间的连接关系，及实施方法，作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本技术的专利技术构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。 如图1所不，一种移动储能电站储能功率转换系统，该系统包括王电路和控制器电路，所述主电路包括并联在直流母线上的电压源变换器和电容，预充电模块连接到电容的两端；所述控制器电路包括模拟数字转换器模块、信号处理电路、驱动及功率保护电路和控制器，信号处理电路采集母线充放电电流信号、电池组电压信号、逆变器输出电流信号、系统输出电流信号、电网电压信号和直流侧电压信号，模拟数字转化器模块通过绝缘检测模块与预充电模块连接，电压源变换器的交流侧和直流侧分别设有并网开关和充放电开关。所述主电路的直流母线端接入蓄电池，通过改变电压源换流器的调制比m和功角差δ使电压源换流器四象限运行，提供双向可控的有功、无功，以控制系统接入点的电压和频率的稳定。所述主电路的直流母线电压范围是从590V到800V。所述主电路的直流母线的直流侧电流的最大值170Α。所述控制器包括DSP、FPGA、以及连接到FPGA的模拟信号采样调理电路、开关量光耦输入接口电路、开关量光耦输出接口电路、PWM光纤驱动接口电路以及IPM故障光纤输入接口电路，FPGA将采集的数据上传到DSP中。所述DSP包括实时运算处理单元和通讯控制单元，实时运算单元处理数字滤波、静止坐标变换、旋转坐标变换、数字PLL算法、PI调节以及SVPWM生成占空比控制算法，所述通讯控制单元与监控系统和BMS进行通信。所述控制器发出预充电开关控制信号控制预充电过程的开始和结束；控制器发出并网开关控制信号，控制储能系统是否并网运行；控制器发出充放电开关控制信号，控制充放电过程的开始和结束。所述预充电模块向直流侧电容充电，使之达到预定电压值，并对电池组充电。控制器应具有PWM输出功能，从而控制功率器件的开通和关断，实现PCS能量控制的基本功能。 PCS通过检测交流侧电压的幅值和相位，调节注入系统接入点(PCC点)的电流幅值和相位，从而实现能量在直流侧与交流侧之间的双向流动，也就是能四象限运行，实现储能单元与供电系统间的双向有功、无功功率交换，因而具有网侧功率因数控制、能量双向传输的性能。当PCS从电网吸取电能时，其运行于整流工作状态；当PCS向电网传输电能时，其运行于逆变工作状态。 PCS控制器通过CPU进行运算来实现各种控制功能: (I)预充电:移动式储能系统到达目的地后初次使用时需要进行预充电，一方面通过主回路的预充电电路向直流侧电容充电，使之达到预定电压值，另一方面对电池组充电，使之满足应用要求。 (2)并网充电控制:在并网状态下，PCS能够实现网侧向储能系统输送所需的能量，充电电流、充电功率可控，且谐波含量控制在额定范围内。 (3)并网放电控制:在并网状态下，PCS能够实现储能系统向网侧输送所需的能量，充电电流、充电功率可控，且谐波含量控制在额定范围内。 (本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种移动储能电站储能功率转换系统，其特征在于：该系统包括主电路和控制器电路，所述主电路包括并联在直流母线上的电压源变换器和电容，预充电模块连接到电容的两端；所述控制器电路包括模拟数字转换器模块、信号处理电路、驱动及功率保护电路和控制器,信号处理电路采集母线充放电电流信号、电池组电压信号、逆变器输出电流信号、系统输出电流信号、电网电压信号和直流侧电压信号，模拟数字转化器模块通过绝缘检测模块与电容连接，电压源变换器的交流侧和直流侧分别设有并网开关和充放电开关，控制器通过驱动及功率保护电路连接电压源变换器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡旭，姜广宇，叶程广，丁卓禹，
申请(专利权)人：安徽启光能源科技研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：安徽;34