一种基于集中式控制策略的储能变流器并机系统的制作方法

1.本实用新型涉及储能变流器pcs技术领域，尤其涉及一种基于集中式控制策略的储能变流器并机系统。


背景技术：

2.目前市面上的储能变流器并机系统，其直流侧的电池组如果进行并联设置的话，容易产生环流的情况，会对设备造成很大的冲击，甚至会导致设备的损坏。如果将直流侧的电池分开设置，则容易产生soc不均衡的问题，soc不均衡会导致储能系统先放完电再退出系统，从而加快剩余的储能系统的放电速度，缩短储能系统的使用寿命。当剩余的储能系统的容量不足以支持系统时，会导致整个系统的崩溃。传统的并机系统，在如使用超大功率电机等情况下，会出现无法直接启动单一大负载的情况。
3.另外，在系统运行的过程中，当系统突增或突减负载时，电路由暂态到稳态过渡的时间较长。
4.因为每台机器都采用自身独立的pwm控制，控制方式复杂，并机之间均流效果不理想。系统中每台从机需要有自己的控制系统，相当于分布式控制系统，主从机之间需要大量的信息交互，控制系统复杂，成本较高。由于现有技术中一般采用多套并离网切换组件，并离网切换时间长，动作一致性较差。
5.因此，现有技术存在缺陷，需要改进。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于集中式控制策略的储能变流器并机系统。
7.本实用新型的技术方案如下：提供一种基于集中式控制策略的储能变流器并机系统，包括：系统主控板、主驱动板、电池组、若干储能变流器pcs、若干从驱动板、若干均流电抗器rx、电流传感器ct、输出接触器cb1、sts切换装置、负载断路器、电网以及负载；
8.所述系统主控板与主驱动板以及电池组电性连接，所述主驱动板与各从驱动板分别电性连接，所述从驱动板、储能变流器pcs以及均流电抗器rx一一对应进行电性连接控制，所述储能变流器pcs的直流端并联接入电池组，所述储能变流器pcs的交流端分别连接均流电抗器rx的一端，所述均流电抗器rx的另一端并联并与电流传感器ct的一端以及输出接触器cb1的一端连接，所述输出接触器cb1的另一端与sts切换装置的一端以及负载断路器的一端连接，所述电流传感器ct与主驱动板连接通信，所述负载断路器的另一端与负载端口连接，所述sts切换装置的另一端与电网端口连接。
9.进一步地，所述sts切换装置包括：并离网切换接触器cb2、电网断路器cb3以及维修旁路断路器cb4，所述并离网切换接触器cb2的一端与输出接触器cb1连接，所述并离网切换接触器cb2的另一端与电网断路器cb3的一端连接，所述电网断路器cb3的另一端与维修旁路断路器cb4的一端并联到电网端口，所述维修旁路断路器cb4的另一端与负载断路器并
联接入负载端口。
10.进一步地，所述主驱动板与从驱动板之间通过光纤进行连接通信。
11.进一步地，所述电池组采用磷酸铁锂电池。
12.采用上述方案，本实用新型通过采用同一pmw驱动信号对各并机进行控制，各并机输出电压相位、频率、频率完全一致，从消除电池并联的环流问题确保了各并机之间有功功率的均衡以及无功功率的均衡。当各并机之间有功功率均衡，并且无功功率均衡时，各并机之间的输出电流自然而然的实现均衡，从而实现各并机之间输出功率和电流的均衡，实现各并机协同出力，共同驱动同一大负载的控制目的。采用集中式控制方案，整套系统只有一个主控中心，省掉了从机控制系统，控制简单，系统可靠性高，成本低，解决了不能直接启动单一大负载的问题。当系统突加突减负载时，由暂态向稳态过度的时间短，动态响应快。
附图说明
13.图1为本实用新型的系统连接示意图。
14.图2为储能变流器的电路原理图。
具体实施方式
15.以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进行详细说明。
16.请参阅图1、图2，本实用新型提供一种基于集中式控制策略的储能变流器并机系统，包括：系统主控板、主驱动板、电池组、若干储能变流器pcs、若干从驱动板、若干均流电抗器rx、电流传感器ct、输出接触器cb1、sts切换装置、负载断路器、电网以及负载。
17.所述系统主控板与主驱动板以及电池组电性连接。所述主驱动板与各从驱动板分别电性连接。所述从驱动板、储能变流器pcs以及均流电抗器rx一一对应进行电性连接控制。所述储能变流器pcs的直流端并联接入电池组。所述储能变流器pcs的交流端分别连接均流电抗器rx的一端。所述均流电抗器rx的另一端并联并与电流传感器ct的一端以及输出接触器cb1的一端连接。所述输出接触器cb1的另一端与sts切换装置的一端以及负载断路器的一端连接。所述电流传感器ct与主驱动板连接通信。所述负载断路器的另一端与负载端口连接。所述sts切换装置的另一端与电网端口连接。
18.所述sts切换装置包括：并离网切换接触器cb2、电网断路器cb3以及维修旁路断路器cb4。所述并离网切换接触器cb2的一端与输出接触器cb1连接。所述并离网切换接触器cb2的另一端与电网断路器cb3的一端连接。所述电网断路器cb3的另一端与维修旁路断路器cb4的一端并联到电网端口。所述维修旁路断路器cb4的另一端与负载断路器并联接入负载端口。sts切换装置主要实现并/离网切换功能。sts切换装置内置维修旁路断路器cb4，当储能变流器pcs系统出现故障时，通过维修旁路断路器cb4可以实现电网直供负载。
19.所述主驱动板与从驱动板之间通过光纤进行连接通信。系统采用光纤通讯，具有通讯距离远、传送速度快、功耗低、抗干扰能力强等优点。光纤通讯确保系统运行更加安全、可靠。
20.所述电池组采用磷酸铁锂电池。
21.在本实用新型提供的实施例中，控制系统配置有6台500kw的储能变流器pcs，总输出功率达到3wm，可以直接启动3wm的单一大负载。此系统主要由：500kw储能变流器pcs6套、
6mwh磷酸铁锂电池1套、bms系统、光纤通讯线、系统主控板、pmw主驱动板、1#pmw从驱动板、2#pmw从驱动板、3#pmw从驱动板、4#pmw从驱动板、5#pmw从驱动板、6#pmw从驱动板、均流电抗器rx、电流传感器ct、输出接触器cb1、并离网切换接触器cb2、负载断路器、电网断路器cb3、维修旁路断路器cb4、电网和负载组成。
22.6台储能变流器pcs并机采用集中式控制策略，整体式的驱动架构，本质上相当于一台大型储能变流器pcs。因为采用集中式控制策略，所有的控制功能集中在系统主控板，从驱动板不具备任何控制功能。主驱动板发出pmw控制信号，作为6台从机的pwm驱动信号，直接驱动6台从机运行。因此所有的从机都采用同一种pwm驱动信号，确保所有的从机输出电压的相位、频率和幅值都严格保持一致，从而实现了并机之间电流和功率的均衡。由于各并机之间采用同一pmw驱动信号，各并机输出电压相位完全一致，从根本上消除了电池并联的环流问题；各并机输出电压的频率完全一致，从而确保了各并机之间有功功率的均衡；各并机输出电压的幅值完全一致，从而确保了各并机之间无功功率的均衡。当各并机之间有功功率均衡，并且无功功率均衡时，各并机之间的输出电流自然而然的实现均衡，从而实现各并机之间输出功率和电流的均衡，实现各并机协同出力，共同驱动同一大负载的控制目的。
23.采用集中式控制方案，整套系统只有一个主控中心，省掉了从机控制系统，控制简单，系统可靠性高，系统成本更低，同时省掉了从机控制系统，解决了传统分布式并机控制方案不能直接启动单一大负载(如超大功率电机)的问题。当系统突加突减负载时，由暂态向稳态过度的时间短，动态响应快。
24.采用6mwh磷酸铁锂电池作为电池组，6台并机直流侧共用一个电池组。单次组采用三级架构的bms，bms三级主控与“系统主控板”进行通讯。bms将电池的最高单体电压、最最低单体电压、最高单体温度、最低单体温度、电池的soc、soh、最大充电电流、最大放电电流、电池组的告警信息、禁充禁放等信息传递给系统主控板。系统主控板根据电池上传的信息，在确保电池安全的前提下，控制电池充放电。
25.6台并机交流侧输出都接有一个均流电抗器rx，6台并机交流侧通过均流电抗器rx后直接并联。6台并机后通过一个总电流传感器ct，进行电流检测，并将总电流检测值反馈至pwm主驱动板。6台并机交流侧汇流后，通过一个输出接触器cb1控制输出。输出接触器cb1通过负载断路器与负载端口相连。输出接触器cb1通过sts切换装置与电网端口相连。
26.sts切换装置具备自动并离网切换功能。电网端口具备电网电压检测功能，主控系统根据采集的电网电压信号，实现锁相和并网功能。当电网异常或者故障时，6台并机系统自动切换为离网运行。当电网恢复正常时，实现自动并网。若采用接触器作为并离网切换接触器cb2，并离网切换时间小于20ms；若采用晶闸管作为并离网切换接触器cb2，并离网切换时间小于10ms。
27.综上所述，本实用新型通过采用同一pmw驱动信号对各并机进行控制，各并机输出电压相位、频率、频率完全一致，从消除电池并联的环流问题确保了各并机之间有功功率的均衡以及无功功率的均衡。当各并机之间有功功率均衡，并且无功功率均衡时，各并机之间的输出电流自然而然的实现均衡，从而实现各并机之间输出功率和电流的均衡，实现各并机协同出力，共同驱动同一大负载的控制目的。采用集中式控制方案，整套系统只有一个主控中心，省掉了从机控制系统，控制简单，系统可靠性高，成本低，解决了不能直接启动单一
大负载的问题。当系统突加突减负载时，由暂态向稳态过度的时间短，动态响应快。
28.以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于集中式控制策略的储能变流器并机系统，其特征在于，包括：系统主控板、主驱动板、电池组、若干储能变流器pcs、若干从驱动板、若干均流电抗器rx、电流传感器ct、输出接触器cb1、sts切换装置、负载断路器、电网以及负载；所述系统主控板与主驱动板以及电池组电性连接，所述主驱动板与各从驱动板分别电性连接，所述从驱动板、储能变流器pcs以及均流电抗器rx一一对应进行电性连接控制，所述储能变流器pcs的直流端并联接入电池组，所述储能变流器pcs的交流端分别连接均流电抗器rx的一端，所述均流电抗器rx的另一端并联并与电流传感器ct的一端以及输出接触器cb1的一端连接，所述输出接触器cb1的另一端与sts切换装置的一端以及负载断路器的一端连接，所述电流传感器ct与主驱动板连接通信，所述负载断路器的另一端与负载端口连接，所述sts切换装置的另一端与电网端口连接。2.根据权利要求1所述的基于集中式控制策略的储能变流器并机系统，其特征在于，所述sts切换装置包括：并离网切换接触器cb2、电网断路器cb3以及维修旁路断路器cb4，所述并离网切换接触器cb2的一端与输出接触器cb1连接，所述并离网切换接触器cb2的另一端与电网断路器cb3的一端连接，所述电网断路器cb3的另一端与维修旁路断路器cb4的一端并联到电网端口，所述维修旁路断路器cb4的另一端与负载断路器并联接入负载端口。3.根据权利要求1所述的基于集中式控制策略的储能变流器并机系统，其特征在于，所述主驱动板与从驱动板之间通过光纤进行连接通信。4.根据权利要求1所述的基于集中式控制策略的储能变流器并机系统，其特征在于，所述电池组采用磷酸铁锂电池。

技术总结
本实用新型公开一种基于集中式控制策略的储能变流器并机系统。本实用新型通过采用同一PMW驱动信号对各并机进行控制，各并机输出电压相位、频率、频率完全一致，从消除电池并联的环流问题确保了各并机之间有功功率的均衡以及无功功率的均衡。当各并机之间有功功率均衡，并且无功功率均衡时，各并机之间的输出电流自然而然的实现均衡，从而实现各并机之间输出功率和电流的均衡，实现各并机共同驱动同一大负载的控制目的。采用集中式控制方案，整套系统只有一个主控中心，节省从机控制系统，控制简单，系统可靠性高，成本低，解决传统储能变流器并机系统不能直接启动单一大负载的问题。当系统突加突减负载时，由暂态向稳态过度的时间短，动态响应快。动态响应快。动态响应快。


技术研发人员：李刚山
受保护的技术使用者：深圳迈格瑞能技术有限公司
技术研发日：2023.02.13
技术公布日：2023/7/19