本發(fā)明涉及電氣控制領(lǐng)域，尤其涉及一種基于儲能pcs的測試系統(tǒng)及測試方法。

背景技術(shù)：

儲能技術(shù)特別是大規(guī)模、大容量儲能技術(shù)，是解決現(xiàn)代電力系統(tǒng)中可再生能源并網(wǎng)難題的關(guān)鍵技術(shù)。儲能技術(shù)將電能以化學(xué)或者物理等形式存儲起來，在需要的時候轉(zhuǎn)化成電能釋放出來。在可再生能源發(fā)電系統(tǒng)以及電網(wǎng)中配備一定容量和功率的儲能系統(tǒng)，可以起到平滑和抑制功率波動、提高系統(tǒng)運行穩(wěn)定性、調(diào)整頻率、補償負荷波動等作用。儲能系統(tǒng)可以并網(wǎng)運行，向電網(wǎng)隨時輸送電能或在用電低谷時存儲電能。儲能系統(tǒng)一般由儲能裝置(如各種儲能電池)和功率變換系統(tǒng)(powerconversionsystem,pcs)兩部分組成，pcs作為連接儲能裝置和電網(wǎng)的關(guān)鍵部分，是儲能系統(tǒng)的能量傳輸通道，對輸送電能質(zhì)量具有重要意義，其性能優(yōu)劣直接影響到電能質(zhì)量，因此，對儲能pcs的測試十分重要。

儲能pcs具有為儲能電池充放電的功能，目前，一般采用儲能電池對其進行測試，結(jié)構(gòu)如圖1所示。然而，購置、維護儲能電池等不僅需要大量的費用，而且需要較大的存放空間，由于電池為易損耗 型器件，循環(huán)壽命終結(jié)需進行更換，同時在進行極端工況的實驗時也有損壞的風險，從而大大增加了對儲能pcs的測試研究成本，影響正常的測試進度。同時，對儲能系統(tǒng)配套和輔助領(lǐng)域進行研究時，也帶來了諸多不便和困難，如無法靈活調(diào)節(jié)儲能電池參數(shù)、無法準確控制儲能電池工況、電池充放電時間較長等。電池容量有限，為儲能pcs大功率長時間的運行帶來不便。成本高，占地面積大，購置、維護儲能電池等設(shè)備需要大量的費用，大容量電池需要較大的空間。

如上所述，現(xiàn)有技術(shù)中電池為易損耗型器件，循環(huán)壽命終結(jié)需進行更換，同時在進行極端工況的實驗時也有損壞的風險，大大增加了儲能pcs的測試成本，影響正常的測試進度；現(xiàn)有的技術(shù)方案欠缺靈活度，無法靈活調(diào)節(jié)儲能電池參數(shù)、無法準確控制儲能電池工況、電池充放電時間較長等，并且電池電源容量有限，為儲能pcs長時間測試，如熱測試等，帶來不便。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種基于儲能pcs的測試方法及系統(tǒng)，儲能pcs采用背靠背結(jié)構(gòu)進行測試，利用背靠背結(jié)構(gòu)的實驗儲能pcs可模擬電池充放電的運行工況，進而對被測儲能pcs的功率變換情況進行測試。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于儲能pcs的測試系統(tǒng)，應(yīng)用于測試利用電池向被測儲能 pcs供電時所述被測儲能pcs的功率變化，所述測試系統(tǒng)包括：

電網(wǎng)，用于提供電能；

實驗儲能pcs，與所述被測儲能pcs串接于電網(wǎng)上；

其中，通過所述實驗儲能pcs調(diào)整電路中的電性參數(shù)來模擬所述電池的充、放電的運行工況。

優(yōu)選的，所述測試系統(tǒng)還包括：

交流軟啟動模塊，分別與所述實驗儲能pcs、所述電網(wǎng)連接；

隔離變壓器，分別與所述交流軟啟動模塊、所述電網(wǎng)連接；以及

所述交流軟啟動模塊和所述隔離變壓器對所述實驗儲能pcs進行啟動保護。

優(yōu)選的，所述測試系統(tǒng)還包括：

第一人機互動模塊，與所述實驗儲能pcs485通訊連接，模擬所述電池充、放電的運行工況和/或觀測所述電池模擬的運行工況；

第二人機互動模塊，與所述被測儲能pcs485通訊連接，控制所述被測儲能pcs的運行模式和/或觀測所述被測儲能pcs運行狀況。

一種基于儲能pcs的測試方法，所述測試方法包括：

實驗儲能pcs模擬電池的充、放電的運行工況；

被測儲能pcs根據(jù)測試要求進行功率變換；

根據(jù)所述被測儲能pcs的功率變換情況得到測試結(jié)果。

優(yōu)選的，所述測試方法中，

所述實驗儲能pcs采用壓控方式模擬所述電池的電壓逐步升高的運行工況；

當所述被測儲能pcs為所述實驗儲能pcs恒流充電時，所述測試結(jié)果為正常。

優(yōu)選的，所述測試方法中，

所述實驗儲能pcs模擬電壓不變的運行工況；

當所述被測儲能pcs采用恒壓控制模式為所述實驗儲能pcs充電時，所述測試結(jié)果為正常。

優(yōu)選的，所述測試方法中，

所述實驗儲能pcs采用壓控方式模擬電壓逐步降低的運行工況；

當所述被測儲能pcs為所述實驗儲能pcs恒流放電或者恒功率放電時，所述測試結(jié)果為正常。

優(yōu)選的，所述方法中，

所述實驗儲能pcs采用壓控方式模擬電壓逐步降低的運行工況；

當所述被測儲能pcs根據(jù)所述不平衡電流的模式進行放電，則所述測試結(jié)果為正常。

優(yōu)選的，所述方法中，所述實驗儲能pcs采用三相四橋臂結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，所述方法中，

所述實驗儲能pcs和/或所述被測儲能pcs的無功參考值設(shè)為零。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明的測試系統(tǒng)將儲能pcs配置成實驗用設(shè)備和測試用設(shè)備，將兩臺儲能pcs采用背靠背式結(jié)構(gòu)連接至電網(wǎng)，電能由交流系統(tǒng)發(fā)出的有功電能回到交流系統(tǒng)，實現(xiàn)兩端交流系統(tǒng)功率的相互交換，降 低了對電源容量的要求，節(jié)省了測試成本的同時也給測試帶來了便利。測試方法中，通過合理控制將實驗用pcs模擬成儲能電池，使其實現(xiàn)儲能電池充放電工況，可靈活對儲能pcs完成充放電實驗，實現(xiàn)儲能pcs充放電工況測試。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2-圖3為本發(fā)明基于儲能pcs測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實驗儲能pcs模擬電池運行工況的仿真示意圖；

圖5.1-5.9為本發(fā)明基于儲能pcs的測試方法示意圖。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，下述技術(shù)方案，技術(shù)特征之間可以相互組合。

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進一步的說明：

本實施例提供了一種基于儲能pcs的測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2所示，測試系統(tǒng)包括兩臺儲能pcs，分別接入電網(wǎng)，這兩個儲能pcs的工作狀態(tài)不再以它們工作于整流或逆變的狀態(tài)來區(qū)分，而以實驗設(shè)備(實驗儲能pcs)和被測試設(shè)備(被測儲能pcs)進行區(qū)分。如圖2所示，作為實驗設(shè)備的pcs側(cè)接有隔離變壓器，配有交流軟啟動裝置，測試前，啟動交流軟啟動裝置，即斷開開關(guān)，建立母線電壓，待母線電壓建立后，合上開關(guān)，確保測試系統(tǒng)啟動時，沖擊 電流被限制在安全范圍內(nèi)，以保證實驗安全。其中，作為實驗設(shè)備的儲能pcs通過交流軟啟模塊，隔離變壓器與電網(wǎng)連接，通過合理控制，可模擬電池充放電工況。本發(fā)明的測試系統(tǒng)可對被測儲能pcs進行測試，如圖3所示，將實驗裝置替代儲能電池，通過合理控制，可使其完全模擬儲能電池充放電工況，對被測儲能pcs進行各項測試，包括恒流充放電，恒功率充放電，恒壓充電測試等等，節(jié)省了成本和空間，靈活可靠，并降低了對電源容量的要求，為測試提供了便利。

進一步的，本實施例中的兩個儲能pcs均可以通過485通訊的方式連接一個人機互動模塊：第一人機互動模塊hmi1和第二人機互動模塊hmi2，連接方式如圖2所示，第一人機互動模塊hmi1可以控制實驗設(shè)備的模擬充放電工況，第二人機互動模塊hmi2可以對被測儲能pcs的功率變換情況進行控制和/或觀測。

在測試過程中，可由不同類型電池數(shù)據(jù)，通過matlab等仿真平臺線性擬合出電池電壓輸出特性，設(shè)置合理的直流電壓參考值，對實驗用pcs電池電壓進行有效控制，以模擬出不同電池特性，完成各個工況下的測試工作。如鋰電池不同放電倍率下電壓輸出如圖4所示，最上面的一條線表示的是0.3c的電池電壓與使用時間的關(guān)系，下面依次是0.6c和1c的電池，可根據(jù)采集到的相關(guān)數(shù)據(jù)，進行線性擬合，推出鋰電池輸出電壓與放電電流及時間關(guān)系，得到各個時刻下的輸出電壓，作為系統(tǒng)直流電壓參考值，參與控制。由此，實驗用pcs便可模擬出鋰電池特性，完成測試。

作為實驗設(shè)備的pcs，工作在不同的控制模式下來模擬電池的不同運行工況，對被測儲能pcs做功能測試。下面以5種不同的運行工況介紹基于儲能pcs的測試方法。

實施例一

如圖5.1-5.2所示，被測儲能pcs給電池恒流充電的工況：

當被測儲能pcs給電池恒流充電的時候，電池的電壓會逐步升高，為實現(xiàn)該工況，實驗儲能pcs采用壓控方式，模擬電池電壓逐步升高的變化，觀測被測pcs是否能為模擬電池恒流充電，若可以則測試結(jié)果為正常。

其中，表示直流母線電壓參考值，udc表示直流母線電壓檢測值，表示有功電流參考值，其值大小表征輸出有功功率參考值大小，表示直流側(cè)電流參考值，idc表示直流側(cè)電流檢測值。兩裝置均采用雙環(huán)pi調(diào)節(jié)控制，其中，圖5.1-5.9的有部分均為無功控制部分，無功參考值iq設(shè)為0即可，此后不再贅述，無功分量的實際值為iq^*。此工況下，可根據(jù)實際電池電壓變化進行變化以模擬電池的輸出電壓。

圖5.1為實驗儲能pcs的控制框圖，圖5.2為被測儲能pcs的控制框圖，如圖5.1所示，本實施例中，直流母線電壓檢測值即實驗儲能pcs輸出給被測儲能pcs的電壓，該電壓需要以直流母線電壓參考值為參考進行變化，本實施例中可以為udc逐步升高，通過比例積分調(diào)節(jié)確定有功電流參考值，如圖5.2所示，被測儲能pcs的控制方式同 理，以為參考值，將idc保持恒定，通過比例積分(pi)調(diào)節(jié)得到

實施例二

圖5.3為實驗儲能pcs的控制框圖，圖5.4為被測儲能pcs的控制框圖，本實施例提供了被測儲能pcs給模擬電池(實驗儲能pcs)恒壓充電的運行工況，當pcs給電池恒壓充電時，一般為電池快充滿電情況，此時電池電壓幾乎不變，充電電流較小，為實現(xiàn)該工況，實驗儲能pcs采用小功率放電，模擬電池電壓變化，被測試pcs為恒壓控制模式。此時，可根據(jù)小功率放電情況直接給定定值，可根據(jù)實際母線電壓期望值給定。圖5.3所示，本實施例中，實驗儲能pcs對電流進行模擬，其模擬控制過程與實施例一中的被測儲能pcs類似，其中id為有功電流檢測值通過以為參考值，調(diào)節(jié)id實現(xiàn)小電流放電，被測儲能pcs的電壓調(diào)節(jié)的外環(huán)與實施例一中的實驗儲能pcs較為類似，此處不進行贅述。

實施例三

本實施例提供了被測儲能pcs給模擬電池恒流放電：

圖5.5為實驗儲能pcs的控制框圖，圖5.6為被測儲能pcs的控制框圖，當實驗儲能pcs給電池恒流放電時，電池電壓慢慢降低，為實現(xiàn)該工況，實驗用pcs采用壓控方式，模擬電池電壓變化，被測試pcs為模擬電池恒流放電。實驗儲能pcs可雙向功率變化，同 實施例一所述，可采取相同的控制方式，只是在參考值給定時方向不同，無功參考值設(shè)為0即可。如圖5.5-5.6所示，本實施例中的實驗儲能pcs的電壓慢慢降低，其實現(xiàn)方式與實施例一中的電壓逐步升高方法類似，不同的是電壓變化的趨勢是不同的，恒流放電是被測儲能pcs是相對于這一電流參考值電流逐步減小。

如圖5.7-5.8所示，圖5.7為實驗儲能pcs的控制框圖，圖5.8為被測儲能pcs的控制框圖，當實驗儲能pcs給電池恒功率放電時，電池電壓慢慢降低，為實現(xiàn)該工況，實驗用實驗儲能pcs采用壓控方式，模擬電池電壓變化，被測儲能pcs為模擬電池恒功率放電。可根據(jù)實際電池電壓變化進行變化以模擬電池的輸出電壓，可根據(jù)功率要求計算得出，無功參考值設(shè)為0即可，與上述的被測儲能pcs采用的是恒功率放電。

實施例四

本實施例的實驗儲能pcs的控制框圖和被測儲能pcs的控制框圖與圖5.7和圖5.8相同，在被測儲能pcs控制框圖中增加一控制框圖，即圖5.9，如圖5.7-5.9所示，若實驗儲能pcs采用三相四橋臂結(jié)構(gòu)，則可以輸出不平衡電流，被測試儲能pcs根據(jù)給定電流進行不平衡電流放電模式進行放電。實驗用pcs采用壓控方式，被測試用pcs可采用正負序分離，進行pi調(diào)節(jié)。其中，表示負序有功分量和無功分量，無功參考值設(shè)為0即可。

綜上所述，本發(fā)明較為節(jié)省成本并且占地少，使用儲能pcs替代儲能電池，節(jié)省了購買儲能電池的成本，儲能pcs較儲能電池占地面積小，本發(fā)明使用儲能pcs模擬電池進行測試更為可靠，間接減少了儲能pcs的測試成本，本發(fā)明的實驗儲能pcs可模擬不同電池輸出特性，完成儲能pcs測試，實現(xiàn)兩端交流系統(tǒng)功率的相互交換，降低了對電源容量的要求，為測試提供了便利。

通過說明和附圖，給出了具體實施方式的特定結(jié)構(gòu)的典型實施例，基于本發(fā)明精神，還可作其他的轉(zhuǎn)換。盡管上述發(fā)明提出了現(xiàn)有的較佳實施例，然而，這些內(nèi)容并不作為局限。

對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，閱讀上述說明后，各種變化和修正無疑將顯而易見。因此，所附的權(quán)利要求書應(yīng)看作是涵蓋本發(fā)明的真實意圖和范圍的全部變化和修正。在權(quán)利要求書范圍內(nèi)任何和所有等價的范圍與內(nèi)容，都應(yīng)認為仍屬本發(fā)明的意圖和范圍內(nèi)。