儲能設(shè)備的控制電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電子電力技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種儲能設(shè)備的控制電路。
【背景技術(shù)】
[0002]基于分布式發(fā)電的微網(wǎng)系統(tǒng)是由各種微源、儲能裝置、負荷、保護和監(jiān)控裝置等組成的小型電網(wǎng)，能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護和管理，具有靈活的運行模式和調(diào)度管理性能，既能并入大電網(wǎng)運行，又能獨立孤島運行，通常接在低壓或中壓配電網(wǎng)中。
[0003]微網(wǎng)的能源輸入形式多種多樣，由于太陽能、風(fēng)能等一些可再生能源具有顯著的間歇性和隨機性的特點，且負荷也是隨機變化的，將儲能單元應(yīng)用到微網(wǎng)系統(tǒng)中，能夠承擔(dān)分布式發(fā)電單元波動造成的功率差額，降低對敏感負荷及電網(wǎng)的沖擊；能夠保證微網(wǎng)系統(tǒng)在并網(wǎng)與離網(wǎng)兩種運行模式間的平穩(wěn)過渡，改善微網(wǎng)系統(tǒng)的電能質(zhì)量。
[0004]因此，針對儲能單元建立合理有效的控制策略，使其快速響應(yīng)微網(wǎng)系統(tǒng)要求，已成為微網(wǎng)系統(tǒng)中研究的關(guān)鍵問題之一。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種儲能設(shè)備的控制電路，針對中小功率微網(wǎng)系統(tǒng)，能夠快速響應(yīng)微網(wǎng)系統(tǒng)要求，實現(xiàn)了對蓄電池的有效整流充電，在滿足功率因數(shù)和諧波含量要求的前提下，減少了開關(guān)損耗。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種儲能設(shè)備的控制電路包括:
[0007]雙向升降壓式Buck/Boost變換器和全橋變換器；
[0008]所述儲能設(shè)備與所述雙向Buck/Boost變換器相連接；所述雙向Buck/Boost變換器與所述全橋變換器相接，所述全橋變換器與電力系統(tǒng)中的交流母線相接，從而通過所述控制電路，將所述儲能設(shè)備接入所述電力系統(tǒng)中；
[0009]當通過電網(wǎng)對所述儲能設(shè)備進行充電時，所述雙向Buck/Boost變換器工作在Buck降壓模式下，采用雙閉環(huán)控制，通過所述雙向Buck/Boost變換器對所述儲能設(shè)備進行恒壓限流充電；
[0010]當儲能設(shè)備單獨對電力系統(tǒng)中的負荷進行放電輸出時，所述雙向Buck/Boost變換器工作在Boost升壓模式下，采用雙閉環(huán)控制，控制所述儲能設(shè)備的放電電流，并維持輸出電壓在設(shè)定值，從而保持直流母線電壓穩(wěn)定；所述全橋變換器采用電壓、電流雙閉環(huán)控制，將所述放電電流轉(zhuǎn)換為給定電壓和給定電流的交流電進行輸出；
[0011]當所述儲能設(shè)備輔助所述電力系統(tǒng)中的發(fā)電裝置對所述負荷進行放電輸出時，所述雙向Buck/Boost變換器工作在Boost升壓模式下，采用雙閉環(huán)控制，控制所述儲能設(shè)備的放電電流，并維持輸出電壓在設(shè)定值，從而保持直流母線電壓穩(wěn)定；所述全橋變換器采用單電流環(huán)控制，將所述放電電流轉(zhuǎn)換為給定電流的交流電進行輸出。
[0012]優(yōu)選的，所述全橋變換器具體為雙向直流DC/交流AC全橋變換器。
[0013]優(yōu)選的，所述雙向Buck/Boost變換器包括:電容Cl、電感L1、開關(guān)管Ql、開關(guān)管Q2、二極管Dl和二極管D2 ;
[0014]電容Cl連接于所述儲能設(shè)備的第一輸出端和第二輸出端，電感LI與開關(guān)管Ql串聯(lián)連接，并且串聯(lián)連接的電感LI和開關(guān)管Ql與所述電容Cl并聯(lián)，其中開關(guān)管Ql的輸出端與所述電容Cl連接于所述雙向Buck/Boost變換器的第二輸出端；開關(guān)管Q2串接于電感LI到雙向Buck/Boost變換器的第一輸出端之間；二極管Dl反并聯(lián)于開關(guān)管Ql的兩端，二極管D2反并聯(lián)于開關(guān)管Q2的兩端；
[0015]開關(guān)管Ql導(dǎo)通時，開關(guān)管Q2斷開，二極管Dl截止，二極管D2導(dǎo)通；
[0016]開關(guān)管Q2導(dǎo)通時，開關(guān)管Ql斷開，二極管D2截止，二極管Dl導(dǎo)通。
[0017]進一步優(yōu)選的，所述雙向DC/AC全橋變換器包括:電容C2、開關(guān)管Tl、開關(guān)管T2、開關(guān)管T3、開關(guān)管T4、二極管D3、二極管D4、二極管D5、二極管D6、電感Lac和電容Cac ;
[0018]其中，所述開關(guān)管Tl和開關(guān)管T2串接于第一連接點；所述開關(guān)管T3和開關(guān)管T4串接于第二連接點；開關(guān)管Tl和開關(guān)管T2的串聯(lián)電路、開關(guān)管T3和開關(guān)管T4的串聯(lián)電路分別與電容C2并聯(lián)連接；二極管D3反并聯(lián)于開關(guān)管Tl的兩端，二極管D4反并聯(lián)于開關(guān)管T2的兩端；二極管D5反并聯(lián)于開關(guān)管T3的兩端，二極管D6反并聯(lián)于開關(guān)管T4的兩端；電感Lac的一端連接至所述第一連接點，另一端與電容Cac的一端相連接，電容Cac的另一端連接至所述第二連接點；通過電容Cac的兩端與所述交流母線相接。
[0019]進一步優(yōu)選的，所述雙向DC/AC全橋變換器具體為功率因數(shù)校正PFC變換器；
[0020]當通過電網(wǎng)對所述儲能設(shè)備進行充電時，開關(guān)管Tl和開關(guān)管T3關(guān)斷，開關(guān)管T2和開關(guān)管T4在交流電壓的正負半周均處于脈寬調(diào)制PffM工作模式，從而控制由所述交流母線向所述儲能設(shè)備進行充電。
[0021]優(yōu)選的，所述雙向Buck/Boost變換器為直流DC/直流DC變換器。
[0022]本實用新型實施例提供的儲能設(shè)備的控制電路，針對中小功率微網(wǎng)系統(tǒng)，能夠快速響應(yīng)微網(wǎng)系統(tǒng)要求，實現(xiàn)了對蓄電池的有效整流充電，在滿足功率因數(shù)和諧波含量要求的前提下，減少了開關(guān)損耗。
【附圖說明】
[0023]圖1為本實用新型實施例提供的一種小型光伏微網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為本實用新型實施例提供的控制電路的電路圖。
【具體實施方式】
[0025]下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。
[0026]為了更好的理解本實用新型提供的儲能設(shè)備的控制電路，首先對其應(yīng)用場景進行簡要說明。
[0027]圖1為本實用新型實施例提供的一種小型光伏微網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，光伏發(fā)電單元I和光伏發(fā)電單元2通過各自相連接的DC/AC變換器I和DC/AC變換器2并聯(lián)于交流母線5 ;儲能設(shè)備3通過本實用新型提出的控制電路4與交流母線5相連，用于保證微網(wǎng)系統(tǒng)的能量供需平衡；微網(wǎng)系統(tǒng)通過靜態(tài)開關(guān)6實現(xiàn)并網(wǎng)或離網(wǎng)運行；中心控制器7對微網(wǎng)系統(tǒng)進行總體調(diào)度和控制。
[0028]圖2為本實用新型實施例提供的控制電路的電路圖。如圖所示，本實用新型實施例的控制電路4包括:雙向升降壓式(Buck/Boost)變換器10和全橋變換器20。
[0029]儲能設(shè)備3與雙向Buck/Boost變換器10相連接；雙向Buck/Boost變換器10與全橋變換器20相接，全橋變換器20與電力系統(tǒng)中的交流母線5相接，從而通過控制電路4，將儲能設(shè)備3接入電力系統(tǒng)中。
[0030]儲能設(shè)備3可以具體為閾控式密封鉛酸蓄電池等多種蓄電池。
[0031]結(jié)合圖1、圖2所示，在電力系統(tǒng)中，通過控制電路4可以控制儲能設(shè)備3處于如下四種工作模式:
[0032]在光伏微網(wǎng)系統(tǒng)處于并網(wǎng)狀態(tài)，儲能設(shè)備3的容量不足時，控制電路4控制儲能設(shè)備3處于并網(wǎng)充電模式，通過電網(wǎng)對儲能設(shè)備3進行充電；
[0033]在光伏微網(wǎng)系統(tǒng)處于離網(wǎng)狀態(tài)，光伏發(fā)電單元的輸出大于負荷需求，且儲能設(shè)備3的容量不足時，控制電路4控制儲能設(shè)備處于離網(wǎng)充電模式，通過光伏發(fā)電單元對儲能設(shè)備3進行充電；
[0034]在光伏微網(wǎng)系統(tǒng)處于離網(wǎng)狀態(tài)，光伏發(fā)電單元的輸出小于負荷需求，且儲能設(shè)備3的容量充足時，控制電路4控制儲能設(shè)備3處于離網(wǎng)輔助放電模式，通過儲能設(shè)備3輔助放電維持系統(tǒng)的能量平衡；
[0035]在光伏微網(wǎng)系統(tǒng)處于離網(wǎng)狀態(tài)，光伏發(fā)電單元的輸出遠遠小于負荷需求，不足以提供電壓和頻率支撐，或者光伏發(fā)電單元停止工作，控制電路4控制儲能設(shè)備3處于離網(wǎng)獨立放電模式，單獨為負荷提供所需的功率，并支撐微網(wǎng)系統(tǒng)交流母線5上的電壓和頻率。
[0036]具體的，全橋變換器20可以具體為雙向交流/直流(DC/AC)全橋變換器。
[0037]雙向Buck/Boost變換器10為雙向Buck/Boost直流/直流(DC/DC)變換器。
[0038]當通過電網(wǎng)對儲能設(shè)備3進行充電時，雙向Buck/Boost變換器10工作在Buck降壓模式下，采用雙閉環(huán)控制，通過雙向Buck/Boost變換器10對儲能設(shè)備3進行恒壓限流充電；全橋變換器20則采用雙閉環(huán)控制以穩(wěn)定直流母線電壓并控制交流側(cè)電流。
[0039]當儲能設(shè)備3單獨對電力系統(tǒng)中的負荷進行放電輸出時，雙向Buck/Boost變換器10工作在Boost升壓模式下，采用雙閉環(huán)控制，控制儲能設(shè)備3的放電電流；全橋變換器20采用雙閉環(huán)控制，將放電電流轉(zhuǎn)換為給定電壓和給定電流的交流電進行輸出；
[0040]當儲能設(shè)備3輔助電力系統(tǒng)中的光伏發(fā)電單元對負荷進行放電輸出時，雙向Buck/Boost變換器10工作在Boost升壓模式下，采用雙閉環(huán)控制，控制儲能設(shè)備3的放電電流；全橋變換器20采用單電流環(huán)控制，將放電電流轉(zhuǎn)換為給定電流的交流電進行輸出。[0041 ] 進