CN103944249B - 一种多功能用途储能逆变*** - Google Patents

Abstract

本发明属于电力储能逆变技术领域，具体涉及一种多功能用途储能逆变***。包括：光伏及新能源电力输入端、双向逆变电路、保护及开关电路、供电输出电力线、充电放电模块、监测模块、B1监测传感电路、B2监测传感电路、控制模块、***总线、B1路电控开关、B2路电控开关、B1蓄电池组、B2蓄电池组；利用设置2组及以上的蓄电池组并且通过监测模块实时监测，实现相应充电及放电状态的蓄电池组受控并且在相应的状态下独立进行充或放电的全过程；有效实现发电、蓄电、供电以及并网和离网共用的多功能用途储能逆变***，不仅提高了蓄电池的寿命，还增加了储能逆变***的可靠性和安全性，增强了储能逆变***的鲁棒性和黑启动能力。

Description

一种多功能用途储能逆变***

技术领域

本发明属于电力储能逆变技术领域，具体涉及一种多功能用途储能逆变***。

背景技术

新能源电力与微电网的广泛应用，促进了储能逆变器及***的发展，而且朝着发电、蓄电、供电及并网和离网共用的多功能用途储能逆变***方向发展，因此市场上出现了不少储能逆变器产品。如：世界著名的ABB公司和中国著名的逆变器企业“阳光电源”公司的产品，为新能源电力***的并网和组网及发电供电提供了支持，做出了贡献。

但是现有技术及市场所见的储能逆变器及***产品，主要是基于储能备用的UPS技术发展而来，其储能部分均采用一组蓄电池接于双向逆变电路直流端构成，其缺点是：在有负荷需要供电时，哪怕是蓄电池正在充电，蓄电池也会转换到进行放电的状态，使得蓄电池组实质上不受充放电控制电路的控制，严重影响蓄电池的健康工作和运行寿命；而且，在微电网中储能逆变***主要承担支撑微电网的电网环境重任，单组蓄电池组构造在蓄电池放电后，需要补充一定电量才能使逆变电路再次工作并供电，这是因为启动电压高于可放电设置的最低电压，对此，如果新能源电力发电不足或不发电，就会影响逆变电路再次启动与工作，甚至使微电网瘫痪；而且，现有技术及市场所见的储能逆变器及***产品，还不能一体化有效实现发电、蓄电、供电以及并网和离网共用的多功能用途储能逆变***，影响了***效能的发挥。

发明内容

为克服现有技术与产品的上述缺陷，本发明提出“一种多功能用途储能 逆变***”，其目的是增加储能逆变***的可靠性和安全性，增强储能逆变***的鲁棒性和黑启动能力，有效实现发电、蓄电、供电以及并网和离网共用的多功能用途储能逆变***并提高***的整体效能。

具体技术方案为，一种多功能用途储能逆变***，包括：光伏及新能源电力输入端、双向逆变电路、保护及开关电路、供电输出电力线、充电放电模块、监测模块、B1监测传感电路、B2监测传感电路、控制模块、***总线、B1路电控开关、B2路电控开关、B1蓄电池组、B2蓄电池组；其特征是：

光伏及新能源电力接入光伏及新能源电力输入端、并经双向逆变电路、保护及开关电路连接供电输出电力线，构成光伏及新能源电力交流供电路径；

光伏新能源电力接入光伏及新能源电力输入端，由光伏及新能源电力输入端连接充电放电模块并经B1监测传感电路及B1路电控开关连接B1蓄电池组，以及由光伏及新能源电力输入端连接充电放电模块并经B2监测传感电路及B2路电控开关连接B2蓄电池组，构成光伏及新能源电力充电蓄电路径；

B1蓄电池组连接B1路电控开关及B1监测传感电路，以及B2蓄电池组连接B2路电控开关及B2监测传感电路并经充电放电模块连接双向逆变电路、保护及开关电路、供电输出电力线，构成蓄电池放电供电路径；

电网电力通过供电输出电力线及保护及开关电路接入双向逆变电路，由双向逆变电路连接充电放电模块并经B1监测传感电路及B1路电控开关连接B1蓄电池组，以及由双向逆变电路连接充电放电模块并经B2监测传感电路及B2路电控开关连接B2蓄电池组，构成网电充电蓄电路径；

控制模块连接监测模块及B1监测传感电路和B2监测传感电路，构成蓄电池监测路径；

控制模块通过***总线连接双向逆变电路、保护及开关电路、充电放电 模块、B1路电控开关、B2路电控开关，构成控制及通信链路；

其构成的主要功能特征是：

1.设定蓄电池组≥2组，每一组蓄电池的蓄电量≥平均每天用电量；

2.光伏及新能源电力PV的发电供电量≥用电负荷的每天平均用电UP的用电量；

3.光伏及新能源电力PV发电供给用电负荷、蓄电池及电网，即满足光伏及新能源电力PV优先供电，蓄电池受控充放，电网备用及受控供电；

4.光伏及新能源电力PV不足及不发电时，电网G供电给用电负荷及蓄电池；

其控制方法是：

***控制器通过监测模块进行监测和判断，当：

光伏及新能源电力PV＞0，即光伏及新能源电力PV发电，则：PV直供逆变，同时蓄电补电并且在(PV+Bo)≥UP；此时为离网模式，在PV＜UP时，Bo导通，Bi断开，在PV≥UP时，Bi导通，Bo断开；

当：

在(PV+Bo)＜UP时，转并网模式，光伏及新能源电力PV和电网G共同为负荷UP供电；同时在B1与B2≤Vbi，即B1、B2均小于等于蓄电池充电设定电压值时，电网G给B1或B2充电；

当：

光伏及新能源电力PV≤0，即光伏及新能源电力PV无电时，则：

在B1与B2＞Vbo时，即B1、B2均大于蓄电池放电设定电压值时，

B1或B2→UP，蓄电池为用电负荷供电，即B1o或B2o导通；

并监测蓄电池电量，防止过放电；

B1或B2只有一组蓄电池大于放电设定电压值Vbo时，

G→UP，转换为电网旁路为负荷供电；

B1及B2均小于等于蓄电池充电设定电压值Vbi时，Bi1或Bi2导通；

G→B1或B2，电网为蓄电池充电，并监测蓄电池电量，防止过充；

Bi为充电蓄电池组，Bo为放电蓄电池组，B1蓄电池组，B2蓄电池组，G为电网，UP为用电负荷，→为供电关系，Bo1为B1蓄电池组处于放电状态，Bi1为B1蓄电池组处于充电状态，依此类推；

Bo导通，即处于放电状态的蓄电池组B连接放电母线并导通；

Bi导通，即处于充电状态的蓄电池组B连接充电母线并导通；

蓄电池放电设定电压值Vbo和蓄电池充电设定电压值Vbi根据蓄电池产品规格要求设定；

Bo常态为导通，Bi为断开，控制模块通过监测模块及B1监测传感电路和B2监测传感电路实时监测B1蓄电池组和B2蓄电池组的状态，并确定其为当前为充电状态或放电状态，当充电放电模块放电为负载供电时，保持常态Bo为导通，Bi为断开，当PV＞UP，充电放电模块具有充电电力时，断开Bo，导通Bi。

本发明利用设置2组及以上的蓄电池组并且通过监测模块实时监测蓄电池的当前所处的充电或放电状态，以及根据充电放电模块的充电和放电需求，控制相应状态的蓄电池组导通接入充电放电模块，实现相应充电及放电状态的蓄电池组受控并且在相应的状态下独立进行充或放电的全过程；还可以利用控制蓄电池组之间不同状态的电量差异，保证逆变电路始终处于可启动电量与电压值范围，大大提高了蓄电池的寿命，增加了储能逆变***的可靠性和安全性，增强了储能逆变***的鲁棒性和黑启动能力；并且可以使***一体化，有效实现发电、蓄电、供电以及并网和离网共用的多功能用途储能逆变***，大大提高了***效能。

附图说明

图1为现有技术的储能逆变***功能原理示意图；

图2为一种多功能用途储能逆变***功能原理示意图。

具体实施方式

作为实施例子，结合附图对一种多功能用途储能逆变***给予说明，但是，本发明的技术与方案不限于本实施例子给出的内容。

附图1给出了现有技术的储能逆变***功能原理示意图，由图所示，现有技术的储能逆变***采用一组蓄电池接于双向逆变电路直流端构成，其缺点是：在有负荷需要供电时，哪怕是蓄电池正在充电，蓄电池也会转换到进行放电的状态，使得蓄电池组实质上不受充放电控制电路的控制，严重影响蓄电池的健康工作和运行寿命。

图2给出了一种多功能用途储能逆变***功能原理示意图，由图所示，本发明提出的一种多功能用途储能逆变***，包括：光伏及新能源电力输入端(1)、双向逆变电路(2)、保护及开关电路(3)、供电输出电力线(4)、充电放电模块(5)、监测模块(6)、B1监测传感电路(6a)、B2监测传感电路(6b)、控制模块(7)、***总线(8)、B1路电控开关(9a)、B2路电控开关(9b)、B1蓄电池组(10a)、B2蓄电池组(10b)；其特征是：

光伏及新能源电力接入光伏及新能源电力输入端(1)、并经双向逆变电路(2)、保护及开关电路(3)连接供电输出电力线(4)，构成光伏电力交流供电路径；

光伏及新能源电力接入光伏及新能源电力输入端(1)，由光伏及新能源电力输入端(1)连接充电放电模块(5)并经B1监测传感电路(6a)及B1路电控开关(9a)连接B1蓄电池组(10a)，以及由光伏及新能源电力输入端(1) 连接充电放电模块(5)并经B2监测传感电路(6b)及B2路电控开关(9b)连接B2蓄电池组(10b)，构成光伏及新能源电力充电蓄电路径；

B1蓄电池组(10a)连接B1路电控开关(9a)及B1监测传感电路(6a)，以及B2蓄电池组(10b)连接B2路电控开关(9b)及B2监测传感电路(6b)并经充电放电模块(5)连接双向逆变电路(2)、保护及开关电路(3)、供电输出电力线(4)，构成蓄电池放电供电路径；

电网电力通过供电输出电力线(4)及保护及开关电路(3)接入双向逆变电路(2)，由双向逆变电路(2)连接充电放电模块(5)并经B1监测传感电路(6a)及B1路电控开关(9a)连接B1蓄电池组(10a)，以及由双向逆变电路(2)连接充电放电模块(5)并经B2监测传感电路(6b)及B2路电控开关(9b)连接B2蓄电池组(10b)，构成网电充电蓄电路径；

控制模块(7)连接监测模块(6)及B1监测传感电路(6a)和B2监测传感电路(6b)，构成蓄电池监测路径；

控制模块(7)通过***总线(8)连接双向逆变电路(2)、保护及开关电路(3)、充电放电模块(5)、B1路电控开关(9a)、B2路电控开关(9b)，构成控制及通信链路；

其构成的主要功能特征是：

1.设定蓄电池组≥2组，每一组蓄电池的蓄电量≥平均每天用电量；

2.光伏及新能源电力PV的发电供电量≥用电负荷的每天平均用电UP的用电量；

3.光伏及新能源电力PV发电供给用电负荷，蓄电池及电网，即满足光伏及新能源电力PV优先供电，蓄电池受控充放，电网备用及受控供电；

4.光伏及新能源电力PV不足及不发电时，电网G供电给用电负荷及蓄电池；

其控制方法是：

***控制器通过监测模块进行监测和判断，当：

光伏及新能源电力PV＞0，即光伏及新能源电力PV发电，则：PV直供逆变，同时蓄电补电并且在(PV+Bo)≥UP；此时为离网模式，在PV＜UP时，Bo导通，Bi断开，在PV≥UP时，Bi导通，Bo断开；

当：

在(PV+Bo)＜UP时，转并网模式，光伏及新能源电力PV和电网G共同为负荷UP供电；同时在B1与B2≤Vbi，即B1、B2均小于等于蓄电池充电设定电压值时，电网G给B1或B2充电；

当：

光伏及新能源电力PV≤0，即光伏及新能源电力PV无电时，则：

在B1与B2＞Vbo时，即B1、B2均大于蓄电池放电设定电压值时，

B1或B2→UP，蓄电池为用电负荷供电，即B1o或B2o导通；

并监测蓄电池电量，防止过放电；

B1或B2只有一组蓄电池大于放电设定电压值Vbo时，

G→UP，转换为电网旁路为负荷供电；

B1及B2均小于等于蓄电池充电设定电压值Vbi时，Bi1或Bi2导通；

G→B1或B2，电网为蓄电池充电，并监测蓄电池电量，防止过充；

Bi为充电蓄电池组，Bo为放电蓄电池组，B1蓄电池组(10a)，B2蓄电池组(10b)，G为电网，UP为用电负荷，→为供电关系，Bo1为B1蓄电池组(10a)处于放电状态，Bi1为B1蓄电池组(10a)处于充电状态，依此类推；

Bo导通，即处于放电状态的蓄电池组B连接放电母线并导通；

Bi导通，即处于充电状态的蓄电池组B连接充电母线并导通；

蓄电池放电设定电压值Vbo和蓄电池充电设定电压值Vbi根据蓄电池产品规格要求设定；

Bo常态为导通，Bi为断开，控制模块(7)通过监测模块(6)及B1监测传感电路(6a)和B2监测传感电路(6b)实时监测B1蓄电池组(10a)和B2蓄电池组(10b)的状态，并确定其为当前为充电状态或放电状态，当充电放电模块(5)放电为负载供电时，保持常态Bo为导通，Bi为断开，当PV＞UP，充电放电模块(5)具有充电电力时，断开Bo，导通Bi。

通过本技术方案的实施，有效实现发电、蓄电、供电以及并网和离网共用的多功能用途储能逆变***，不仅提高了蓄电池的寿命，还增加了储能逆变***的可靠性和安全性，增强了储能逆变***的鲁棒性和黑启动能力。

Claims (1)

1.一种多功能用途储能逆变***，包括：光伏及新能源电力输入端(1)、双向逆变电路(2)、保护及开关电路(3)、供电输出电力线(4)、充电放电模块(5)、监测模块(6)、B1监测传感电路(6a)、B2监测传感电路(6b)、控制模块(7)、***总线(8)、B1路电控开关(9a)、B2路电控开关(9b)、B1蓄电池组(10a)、B2蓄电池组(10b)；其特征是：

光伏及新能源电力接入光伏及新能源电力输入端(1)、并经双向逆变电路(2)、保护及开关电路(3)连接供电输出电力线(4)，构成光伏及新能源电力交流供电路径；

光伏及新能源电力接入光伏及新能源电力输入端(1)，由光伏及新能源电力输入端(1)连接充电放电模块(5)并经B1监测传感电路(6a)及B1路电控开关(9a)连接B1蓄电池组(10a)，以及由光伏及新能源电力输入端(1)连接充电放电模块(5)并经B2监测传感电路(6b)及B2路电控开关(9b)连接B2蓄电池组(10b)，构成光伏及新能源电力充电蓄电路径；

B1蓄电池组(10a)连接B1路电控开关(9a)及B1监测传感电路(6a)，以及B2蓄电池组(10b)连接B2路电控开关(9b)及B2监测传感电路(6b)并经充电放电模块(5)连接双向逆变电路(2)、保护及开关电路(3)、供电输出电力线(4)，构成蓄电池放电供电路径；

电网电力通过供电输出电力线(4)及保护及开关电路(3)接入双向逆变电路(2)，由双向逆变电路(2)连接充电放电模块(5)并经B1监测传感电路(6a)及B1路电控开关(9a)连接B1蓄电池组(10a)，以及由双向逆变电路(2)连接充电放电模块(5)并经B2监测传感电路(6b)及B2路电控开关(9b)连接B2蓄电池组(10b)，构成网电充电蓄电路径；

控制模块(7)连接监测模块(6)及B1监测传感电路(6a)和B2监测传感 电路(6b)，构成蓄电池监测路径；

控制模块(7)通过***总线(8)连接双向逆变电路(2)、保护及开关电路(3)、充电放电模块(5)、B1路电控开关(9a)、B2路电控开关(9b)，构成控制及通信链路；

其构成的主要功能特征是：

(1).设定蓄电池组≥2组，每一组蓄电池的蓄电量≥平均每天用电量；

(2).光伏新能源电力PV的发电供电量≥用电负荷的每天平均用电UP的用电量；

(3).光伏及新能源电力PV发电供给用电负荷，蓄电池及电网，即满足光伏及新能源电力PV优先供电，蓄电池受控充放，电网备用及受控供电；

(4).光伏及新能源电力PV不足及不发电时，电网G供电给用电负荷及蓄电池；其控制方法是：

***控制器通过监测模块进行监测和判断，当：

光伏及新能源电力PV＞0，即光伏及新能源电力PV发电，则：PV直供逆变，同时蓄电补电并且在(PV+Bo)≥UP，此时为离网模式；在PV＜UP时，Bo导通，Bi断开，在PV≥UP时，Bi导通，Bo断开；

当：

在(PV+Bo)＜UP时，转并网模式，光伏及新能源电力PV和电网G共同为负荷UP供电；同时在B1与B2≤Vbi，即B1、B2均小于等于蓄电池充电设定电压值时，电网G给B1或B2充电；

当：

光伏及新能源电力PV≤0，即光伏及新能源电力PV无电时，则：

在B1与B2＞Vbo时，即B1、B2均大于蓄电池放电设定电压值时，

B1或B2→UP，蓄电池为用电负荷供电，即B1o或B2o导通；

并监测蓄电池电量，防止过放电；

B1或B2只有一组蓄电池大于放电设定电压值Vbo时，

G→UP，转换为电网旁路为负荷供电；

B1及B2均小于等于蓄电池充电设定电压值Vbi时，Bi1或Bi2导通；

G→B1或B2，电网为蓄电池充电，并监测蓄电池电量，防止过充；

Bi为充电蓄电池组，Bo为放电蓄电池组，B1蓄电池组(10a)，B2蓄电池组(10b)，G为电网，UP为用电负荷，→为供电关系，Bo1为B1蓄电池组(10a)处于放电状态，Bi1为B1蓄电池组(10a)处于充电状态，依此类推；

Bo导通，即处于放电状态的蓄电池组B连接放电母线并导通，

Bi导通，即处于充电状态的蓄电池组B连接充电母线并导通，

蓄电池放电设定电压值Vbo和蓄电池充电设定电压值Vbi根据蓄电池产品规格要求设定；

Bo常态为导通，Bi为断开，控制模块(7)通过监测模块(6)及B1监测传感电路(6a)和B2监测传感电路(6b)实时监测B1蓄电池组(10a)和B2蓄电池组(10b)的状态，并确定其为当前为充电状态或放电状态，当充电放电模块(5)放电为负载供电时，保持常态Bo为导通，Bi为断开，当PV＞UP，充电放电模块(5)具有充电电力时，断开Bo，导通Bi。