一种储能系统、并离网切换的方法及储能变流器技术方案

本申请公开了一种储能系统、并离网切换的方法及储能变流器，至少两台储能变流器PCS，至少两台PCS的输出端并联在一起连接交流电网；至少两台PCS的输入端连接储能电源；至少两台PCS中的第一台PCS包括：电压检测电路、功率变换电路和控制器；第一台PCS为至少两台PCS中的任意一台；电压检测电路检测至少两台PCS的输出端并联点的电网电压；控制器根据并联点的电网电压判断交流电网发生孤岛时，将第一台PCS的输出电压的角度调整为基准角度，使至少两台PCS的输出电压的角度均相同；基准角度为第一台PCS在至少两台PCS并网时根据电网电压的角频率获得，在并离网切换时，各台PCS的输出电压的角度相同，抑制环流。抑制环流。抑制环流。

【技术实现步骤摘要】
一种储能系统、并离网切换的方法及储能变流器


[0001]本申请涉及电力系统
，尤其涉及一种储能系统、并离网切换的方法及储能变流器。

技术介绍

[0002]随着全球环境污染的加重，绿色能源越来越受青睐，例如光伏发电、风力发电和水利发电等。为了更好地实现储能系统和电网的配合，储能系统可以并网参与电网的各种调节任务，例如，调节无功功率等。
[0003]一般储能系统包括多台储能变流器(PCS，Power Conversion System)，多台PCS的输出端并联在一起连接电网。为了使PCS可以参与电网的调节任务，PCS运行在电流源模式。电流源的特点为并网时，PCS主动侦测电网电压的频率和相位，根据电网电压的频率和相位控制自身的输出电流，内阻抗特性体现为高阻抗。
[0004]储能系统一般带有本地负载，当出现电网跳变时，PCS需要由并网模式切换到离网模式为本地负载供电，即简称PCS进行并离网切换。PCS在并离网切换过程中，考虑到负载供电的可靠性和稳定性，需要保证提供给负载的电流尽量不能突变，从而实现并离网的无缝切换。
[0005]由于电网异常引起的并离网切换时，多台PCS之间没有通信，每台PCS独立检测电网电压，独立进行并离网切换，多台PCS的输出电压的角度容易出现较大差异，导致各台PCS 之间出现较大环流，无法做到并离网的无缝切换，影响负载的供电。

技术实现思路

[0006]为了解决以上技术问题，本申请提供一种储能系统、并离网切换的方法及储能变流器，能够在PCS进行并离网切换时，各台PCS的输出电压的角度相同，抑制并离网时各台PCS之间出现较大环流，稳定为本地负载供电。
[0007]本申请实施例提供一种储能系统，包括：多台PCS，多台PCS的输出端并联在一起连接交流电网；多台PCS的输入端连接储能电源；例如至少两台PCS，至少两台PCS 各自独立采集并联点的电网电网，各自独立实现并离网切换，不需要互相通信。每台 PCS的并离网切换的原理相同，即至少两台PCS中的第一台PCS包括：电压检测电路、功率变换电路和控制器；第一台PCS为至少两台PCS中的任意一台；功率变换电路在并网时将储能电源提供的电能转换后输出给交流电网；电压检测电路检测至少两台 PCS的输出端并联点的电网电压；控制器根据并联点的电网电压判断交流电网发生孤岛时，将第一台PCS的输出电压的角度调整为基准角度，由于基准角度为第一台PCS 在至少两台PCS并网时根据电网电压的角频率获得，因此，至少两台PCS的输出电压的角度均相同；这样，多台PCS在并离网切换时，均将输出电压的角度切换为相同的基准角度，从而实现输出电压的相位均相同，各台PCS之间不会因为相位不同，即不同步而引起较大的环流，从而可以为本地负载稳定供电。应该理解，在并离网切换时，各台PCS的输出电压的角度与输出电流的角度同步，即输出电压的角度变为输
出电流的角度。
[0008]为了解决多台PCS并离网切换时出现较大的环流问题，本申请实施例提供的储能系统，在多台PCS正常并网工作时，多台PCS的输出端均与交流电网连接，可以实时获取电网电压的角频率，利用电网电压的角频率获得基准角度；当交流电网异常时，多台PCS需要离网运行时，即进行并网到离网的切换，简称并离网切换，每台PCS将自身输出电压的角度调整为基准角度。由于每台PCS并网时均连接交流电网，获得的基准角度均是根据电网电压获得的，因此，每台PCS获得的基准角度相同，当每台PCS 将输出电压的角度调整为基准角度时，可以保证所有PCS的输出电压的角度相同，即均为基准角度，进而多台PCS之间不会存在输出电压的角度不同的问题，进而多台PCS 之间不会出现较大的环流，从而多台PCS在离网时可以保证为本地负载进行稳定地供电。
[0009]在一种可能的实现方式中，控制器具体用于交流电网正常时，即在至少两台PCS 并网时，对电网电压进行锁相获得的电网电网的角频率，然后对锁相后的角频率进行滤波，对滤波后的角频率进行积分可以得到基准角度。例如低通滤波或者滑动平均滤波。由于电网发生孤岛时，电网电压的角频率会大幅跳变，为了继续稳定为本地负载供电，PCS需要为本地负载供给电网电压跳变前的相位，因此，滤波是为了使角频率缓慢变化，即输入的角频率暂态变化时，输出的角频率尽量不变，在PCS离网时角频率的突变转换为缓慢变化，消除暂态的影响。另外滤波还可以滤除干扰信号。
[0010]下面介绍两种不同的获得基准角度的方式，即可以先对角频率滤波，再获得滤波后的角频率与基准角频率的和，也可以先获得角频率与基准角频率之和，对之和进行滤波：
[0011]第一种，在各台PCS并网时控制器对电网电压进行坐标变换获得旋转坐标系下的 Q轴分量，将Q轴分量经过锁相获得角频率，对角频率与基准角频率之和进行低通滤波，将低通滤波后的角频率进行积分获得基准角度。
[0012]第二种，控制器在并网时对电网电压进行坐标变换获得旋转坐标系下的Q轴分量，将Q轴分量经过锁相获得角频率，对角频率进行低通滤波，对基准角频率与低通滤波后的角频率之和进行积分获得基准角度。
[0013]在一种可能的实现方式中，控制器还用于在至少两台PCS并网时获得电网电压的相位，利用电网电压的相位对基准角度进行校正；交流电网发生孤岛时将输出电压的角度调整为校正后的基准角度。
[0014]在一种可能的实现方式中，控制器在至少两台PCS并网时获得电网电压锁相后的角频率，对角频率与基准角频率之和进行积分获得电网电压的相位。
[0015]在一种可能的实现方式中，由于控制器对角频率与基准角频率之和进行滤波时，滤波后会对角频率产生衰减，随着时间的推移，误差会越来越大，积分后获得的基准角度也存在误差，因此，为了弥补基准角度的误差，可以定时对基准角度进行校正。即控制器在电网电压的相位的过零点将基准角度清零，重新对电网电压锁相的角频率滤波后积分得到校正后的基准角度。
[0016]在一种可能的实现方式中，控制器，还用于在至少两台PCS并网将电网电压的相位作为第一台PCS的输出电压的角度。
[0017]在一种可能的实现方式中，基准角度的波形为锯齿波，锯齿波的角度跟随正弦波从0度
‑
360度变化。
[0018]在一种可能的实现方式中，控制器检测并联点的电网电压的频率或幅值，并联点的电网电压的频率超过预设频率区间或电网电压的幅值超过预设幅值区间，判断交流电网发生孤岛；控制器，还用于判断交流电网发生孤岛时，置孤岛标志位为1，设置角频率调节量为零；还用于判断并网断路器断开时，置孤岛标志位为2，根据功角特性设置角频率调节量，使各台PCS实现功率均分；并网断路器连接在并联点和交流电网之间。
[0019]基于以上实施例介绍的储能系统，本申请实施例还提供一种储能系统的并离网切换的方法，其中储能系统包括：至少两台储能变流器PCS，至少两台PCS的输出端并联在一起连接交流电网；至少两台PCS的输入端连接储能电源；该方法适用于至少两台PCS中的第一台PCS，第一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种储能系统，其特征在于，包括：至少两台储能变流器PCS，所述至少两台PCS的输出端并联在一起连接交流电网；所述至少两台PCS的输入端连接储能电源；所述至少两台PCS中的第一台PCS包括：电压检测电路、功率变换电路和控制器；所述第一台PCS为所述至少两台PCS中的任意一台；所述功率变换电路，用于并网时将所述储能电源提供的电能转换后输出给所述交流电网；所述电压检测电路，用于检测所述至少两台PCS的输出端并联点的电网电压；所述控制器，用于根据所述并联点的电网电压判断交流电网发生孤岛时，将所述第一台PCS的输出电压的角度调整为基准角度，使所述至少两台PCS的输出电压的角度均相同；所述基准角度为所述第一台PCS在所述至少两台PCS并网时根据所述电网电压的角频率获得。2.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于，所述控制器，具体用于所述至少两台PCS并网时对所述电网电压锁相的角频率滤波后积分得到所述基准角度。3.根据权利要求2所述的储能系统，其特征在于，所述控制器，具体用于在并网时对所述电网电压进行坐标变换获得旋转坐标系下的Q轴分量，将所述Q轴分量经过锁相获得角频率，对所述角频率与基准角频率之和进行低通滤波，将低通滤波后的角频率进行积分获得所述基准角度。4.根据权利要求2所述的储能系统，其特征在于，所述控制器，具体用于在并网时对所述电网电压进行坐标变换获得旋转坐标系下的Q轴分量，将所述Q轴分量经过锁相获得角频率，对所述角频率进行低通滤波，对基准角频率与低通滤波后的角频率之和进行积分获得所述基准角度。5.根据权利要求3或4所述的储能系统，其特征在于，所述控制器，还用于在所述至少两台PCS并网时获得所述电网电压的相位，利用所述电网电压的相位对所述基准角度进行校正；所述交流电网发生孤岛时将所述输出电压的角度调整为校正后的基准角度。6.根据权利要求5所述的储能系统，其特征在于，所述控制器，具体用于在所述至少两台PCS并网时获得所述电网电压锁相后的角频率，对所述角频率与基准角频率之和进行积分获得所述电网电压的相位。7.根据权利要求5或6所述的储能系统，其特征在于，所述控制器，具体用于在所述电网电压的相位的过零点将所述基准角度清零，重新对所述电网电压锁相的角频率滤波后积分得到校正后的基准角度。8.根据权利要求5
‑
7任一项所述的储能系统，其特征在于，所述控制器，还用于在所述至少两台PCS并网将所述电网电压的相位作为所述第一台PCS的输出电压的角度。9.根据权利要求1
‑
8任一项所述的储能系统，其特征在于，所述基准角度的波形为锯齿波，所述锯齿波的角度跟随正弦波从0度
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360度变化。10.根据权利要求1
‑
9任一项所述的储能系统，其特征在于，所述控制器，具体用于检测所述并联点的电网电压的频率或幅值，所述并联点的电网电压的频率超过预设频率区间或所述电网电压的幅值超过预设幅值区间，判断所述交流电网发生孤岛；所述控制器，还用于判断所述交流电网发生孤岛时，置孤岛标志位为1，设置角频率调节量为零；还用于判断并网断路器断开时，置孤岛标志位为2，根据功角特性设置角频率调节量，使各台PCS实现功率均分；所述并网断路器连接在所述并联点和交流电网之间。
11.一种储能系统的并离网切换的方法，其特征在于，所述储能系统包括：至少两台储能变流器PCS，所述至少两台PCS的输出端并联在一起连接交流电网；所述至少两台PCS的输入端连接储能电源；该方法适用于所述至少两台PCS中的第一台PCS，所述第一台PCS为所述至少两台PCS中的任意一台，包括以下步骤：检测所述至少两台PCS的输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：董明轩，刘云峰，辛凯，
申请(专利权)人：华为数字能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：