專利名稱：谷電峰用儲能裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種儲能裝置，是 一種解決電能供需不平衡問題的電能存儲裝置。
背景技術(shù)：
由于經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、技術(shù)以及政策等方面因素的制約，電網(wǎng)發(fā)展難以快速跟上電力需求增長的步伐，同時電網(wǎng)在其規(guī)?；l(fā)展過程中不可避免地會在一段時間甚至長期存在結(jié)構(gòu)上不合理問題。如系統(tǒng)裝機(jī)容量難以滿足峰值負(fù)荷的需求；現(xiàn)有電網(wǎng)在輸電能力方面落后于用戶的需求；用戶對電能質(zhì)量和供電可靠性的要求越來越高等。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種谷電峰用儲能裝置，在用電低谷電價較低時，對蓄電池充電，在用電高峰電價較高時，蓄電池通過逆變對負(fù)荷部分或全部供電，解決電能供需不平衡問題，作為電網(wǎng)的有效補(bǔ)充，起削峰填谷作用。本實用新型的技術(shù)方案是該儲能裝置由各電子元器件連接形成的電回路組成，電回路包括雙向變流器、蓄電池組、控制器、人機(jī)界面和檢測電路，雙向變流器上連接蓄電池組、控制器和檢測電路，控制器上連接人機(jī)界面；所述的雙向變流器，是電壓型的三相半橋型整流/逆變器，由三個單相半橋式逆變器橋臂構(gòu)成，三相四線式結(jié)構(gòu)電路中以蓄電池組中點作為輸出的零線；所述的控制器為DSP芯片加單片機(jī)的雙CPU結(jié)構(gòu)，包括DSP芯片、單片機(jī)、I/O、PWM輸出模塊、實時時鐘、鍵盤接口、IXD接口、通信接口和電源；所述的人機(jī)界面為液晶顯示模塊；所述的檢測電路為市電輸入檢測、變流器輸出檢測和蓄電池檢測，電壓、電流的采樣均采用霍爾傳感器。本實用新型的優(yōu)點是1、谷電峰用儲能裝置在用電側(cè)將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能、化學(xué)能等其它能量形式儲存起來，在需要時再轉(zhuǎn)換成電能釋放出來，以蓄電池作為儲能介質(zhì)，讓用戶有選擇地從電網(wǎng)獲取電能；2、在負(fù)載需要無功功率時，可以產(chǎn)生無功電流從而改善電能質(zhì)量；3、谷電峰用儲能裝置為應(yīng)急電源使用模式，在電網(wǎng)交流供電中斷時，儲能裝置斷開電網(wǎng)側(cè)開關(guān)后，將直流電能逆變成交流電向負(fù)荷供電，相當(dāng)于一臺應(yīng)急發(fā)電機(jī)；4、裝置的無功電流發(fā)生器在為蓄電池充電的同時輸出無功電流，根據(jù)設(shè)定的模式和控制器檢測到負(fù)載所需的無功電流，通過控制器使智能功率模塊IPM產(chǎn)生無功電流，滿足負(fù)載無功功率需求；5、谷電峰用儲能裝置的控制器完成對充放電時間的設(shè)置和控制，能夠適應(yīng)峰平谷時間的調(diào)整，同時能夠根據(jù)電能存儲介質(zhì)的電特性確定能量轉(zhuǎn)換的控制方式，能夠在線檢測電能存儲介質(zhì)的容量、電壓、溫度、充放電電流，對超限值進(jìn)行報警；6、自動檢測系統(tǒng)參數(shù)，判斷系統(tǒng)狀態(tài)，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置的自動或手動方式轉(zhuǎn)入相應(yīng)的運行方式，自動記錄運行事件；
7、雙向變流器平滑實現(xiàn)交流電和直流電的雙向轉(zhuǎn)換，整流和逆變電壓電流根據(jù)系統(tǒng)要求可控，將充電電路和逆變電路合二為一，并實現(xiàn)充放電中的功率因數(shù)校正PFC (Power FactorCorrection) ;8、谷電峰用儲能裝置的控制器根據(jù)運行控制方式和工況測量的結(jié)果，發(fā)出控制指令去驅(qū)動IPM工作，產(chǎn)生不同的輸出，在系統(tǒng)失電且蓄電池電壓充足時，轉(zhuǎn)入正弦逆變工作狀態(tài)，系統(tǒng)有電而電池容量不足時，轉(zhuǎn)入整流充電工作狀態(tài)；系統(tǒng)功率因數(shù)低于門限值時，輸出無功補(bǔ)償電流；系統(tǒng)出現(xiàn)電壓跌落時，能產(chǎn)生一個疊加分量使電壓達(dá)規(guī)定值；9、谷電峰用儲能裝置的雙向變流器采用智能功率模塊IPM作為開關(guān)管，由DSP提供SPWM波形，控制智能功率模塊IPM內(nèi)各個IGBT的通斷，雙向SPWM逆變整流控制實現(xiàn)直流和交流電能的雙向流動，實現(xiàn)蓄電池的并網(wǎng)充放電控制。

圖I是本實用新型谷電峰用儲能裝置結(jié)構(gòu)原理框圖。圖2是圖I的雙向變流器電路原理圖。圖3是圖2的雙向變流器的整流工作狀態(tài)圖。圖4是圖2的雙向變流器逆變工作狀態(tài)圖。圖5是圖I的控制器結(jié)構(gòu)原理圖。圖6是圖5的控制器主程序流程圖。
具體實施方式
結(jié)合附圖對本實用新型具體實施方式
作進(jìn)一步說明如下如圖1、2所示，該儲能裝置由各電子元器件連接形成的電回路組成，電回路包括雙向變流器、蓄電池組、控制器、人機(jī)界面和檢測電路，雙向變流器上連接蓄電池組、市電輸入和負(fù)載，控制器上連接采樣電路、人機(jī)界面和雙向變流器；所述的雙向變流器，是電壓型的三相半橋型整流/逆變器，由三個單相半橋式逆變器橋臂構(gòu)成，三相四線式結(jié)構(gòu)電路中以蓄電池組中點作為輸出的零線；所述的控制器為DSP芯片加單片機(jī)的雙CPU結(jié)構(gòu)，包括DSP芯片、單片機(jī)、I/0、PWM輸出模塊、實時時鐘、鍵盤接口、LCD接口、通信接口和電源；所述的人機(jī)界面為液晶顯示模塊；所述的檢測電路為市電輸入檢測、變流器輸出檢測和蓄電池檢測，電壓、電流的采樣均采用霍爾傳感器。儲能裝置工作在整流器方式下，控制器輸出IPM控制信號導(dǎo)通角在O — 120°之間，雙向變流器相當(dāng)于三相全控橋式整流電路，輸出Ud直流電壓。調(diào)整導(dǎo)通角控制輸出直流電壓Ud向蓄電池充電，如圖3所示。蓄電池充電通常有兩種方式，均充方式，即恒定的電流向蓄電池組充電同時限制蓄電池組的端電壓；浮充方式即向蓄電池組施加恒定的電壓同時限制蓄電池組的最大充電電流，蓄電池的均浮充根據(jù)需要手動或自動控制，但無論是在自動還是手動方式下，控制器根據(jù)檢測到的蓄電池參數(shù)自動觸發(fā)均充浮充方式的轉(zhuǎn)換。雙向變流器工作在逆變器方式時，按照正弦信號波和三角波相比的方法對T1T4 (T3T6、T5T2)進(jìn)行PWM控制，在橋的輸入端ao (bo、co)產(chǎn)生正弦PWM波Uao (Ubo,Uco)，Uao中只含有基波分量和與三角波有關(guān)的高次諧波。由于電感的濾波作用，這些高次諧波電壓只會使交流電流is產(chǎn)生很小的脈動，正弦信號波的頻率與電源頻率相同時，輸出與頻率與電源頻率相同的正弦波。蓄電池存儲的直流電能逆變成三相交流電供給負(fù)載，如圖4所示。逆變模式下變流器可獨立向負(fù)載供電或者交流電網(wǎng)并網(wǎng)向負(fù)載供電，在獨立向負(fù)載供電時，先斷開交流側(cè)的開關(guān)；與交流電網(wǎng)并網(wǎng)向負(fù)載供電，先檢測逆變器輸出的三相交流電的電壓幅值、相位、頻率與電網(wǎng)相同后并網(wǎng)運行。[0016]谷電峰用儲能裝置通過雙向變流器中的自換相橋式電路并聯(lián)在電網(wǎng)上，控制器根據(jù)檢測到負(fù)荷無功需求調(diào)節(jié)橋式電路交流側(cè)輸出電壓的相位和幅值，使雙向變流器吸收或者發(fā)出滿足要求的無功電流，實現(xiàn)動態(tài)無功補(bǔ)償。電網(wǎng)電壓和SVG輸出的交流電壓分別用
向量&和表不，貝U連接電抗X
上的電壓即為&和&的向量差，連接電抗的電流是由其電壓來控制的。這個電流就
是SVG從電網(wǎng)吸收的電流I。逆變的輸出電壓高于系統(tǒng)電壓，則逆變器就像一組電容器那樣向系統(tǒng)提供無功功率，如果電壓低于系統(tǒng)電壓消耗無功功率。如圖5所示，控制器為DSP芯片加單片機(jī)的雙CPU結(jié)構(gòu)，軟件包括DSP軟件和單片機(jī)軟件，所有軟件采用模塊化設(shè)計，單片機(jī)軟件系統(tǒng)包含初始化模塊、鍵盤/顯示模塊、工作管理模塊、事件管理模塊、蓄電池管理模塊和串口通信模塊，DSP軟件系統(tǒng)包含初始化 塊、采樣模塊、輸出模塊和通信模塊，工作管理模塊主要是根據(jù)預(yù)先設(shè)定的要求或?qū)崟r的手動要求向DSP發(fā)出控制指令，使其發(fā)出相應(yīng)的調(diào)制信號控制整流/逆變電路的工作方式，SP整流器、逆變器和無功電流發(fā)生器三種工作方式，如圖6所示。權(quán)利要求1.一種谷電峰用儲能裝置，其特征在于該儲能裝置由各電子元器件連接形成的電回路組成，電回路包括雙向變流器、蓄電池組、控制器、人機(jī)界面和檢測電路，雙向變流器上連接蓄電池組、控制器和檢測電路，控制器上連接人機(jī)界面；所述的雙向變流器，是電壓型的三相半橋型整流/逆變器，由三個單相半橋式逆變器橋臂構(gòu)成，三相四線式結(jié)構(gòu)電路中以蓄電池組中點作為輸出的零線；所述的控制器為DSP芯片加單片機(jī)的雙CPU結(jié)構(gòu)，包括DSP芯片、單片機(jī)、I/0、PWM輸出模塊、實時時鐘、鍵盤接口、IXD接口、通信接口和電源；所述的人機(jī)界面為液晶顯示模塊；所述的檢測電路為市電輸入檢測、變流器輸出檢測和蓄電池檢測，電壓、電流的采樣均采用霍爾傳感器。
專利摘要本實用新型公開了谷電峰用儲能裝置，該儲能裝置由各電子元器件連接形成的電回路組成，電回路包括雙向變流器、蓄電池組、控制器、人機(jī)界面和檢測電路，雙向變流器上連接蓄電池組、控制器和檢測電路，控制器上連接人機(jī)界面；雙向變流器是電壓型的三相半橋型整流/逆變器，由三個單相半橋式逆變器橋臂構(gòu)成；控制器為DSP芯片加單片機(jī)的雙CPU結(jié)構(gòu)；人機(jī)界面為液晶顯示模塊；檢測電路為市電輸入檢測、變流器輸出檢測和蓄電池檢測，電壓、電流的采樣均采用霍爾傳感器。本實用新型在用電低谷電價較低時對蓄電池充電，在用電高峰電價較高時蓄電池通過逆變對負(fù)荷部分或全部供電，解決電能供需不平衡問題，作為電網(wǎng)的有效補(bǔ)充，起削峰填谷作用。
文檔編號H02J3/32GK202363909SQ20112052403
公開日2012年8月1日 申請日期2011年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者劉建戈 申請人:江蘇省電力公司金湖縣供電公司