基于云儲能終端的能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)備的制造方法
【專利摘要】一種基于云儲能終端的能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)備。由一個控制中心和若干個云儲能終端組成?？刂浦行暮I(yè)計算機(jī)，控制中心電參數(shù)采集模塊、控制中心電力線載波通信模塊分別與三相電力線連接，在三相電力線A相、B相和C相上分別連接若干云儲能終端,通過電力線載波通訊方式分別與控制中心構(gòu)成雙向通信系統(tǒng)。云儲能終端由終端電力線載波通信模塊、終端電參數(shù)采集模塊、充電控制系統(tǒng)、蓄電池、逆變系統(tǒng)、本地交流用電控制器和微處理器構(gòu)成，充電控制系統(tǒng)起作用時為電網(wǎng)增加負(fù)載，逆變系統(tǒng)起作用時為電網(wǎng)增加電源。本新型解決了現(xiàn)有技術(shù)中缺少能源存儲系統(tǒng)的現(xiàn)狀，消除了傳輸損耗,分散了儲能設(shè)施的投資和占地面積，減少了相關(guān)投資，應(yīng)用前景廣闊。
【專利說明】
基于云儲能終端的能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)備
一、技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬電力領(lǐng)域，涉及能源的存儲，特別涉及云儲能終端的能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。
二、【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)今，全球氣候問題威脅到人類的生存環(huán)境?，F(xiàn)代化的生活方式和生產(chǎn)方式必須依賴能源，而能源的使用或生產(chǎn)過程都要排放二氧化碳，二氧化碳造成的溫室效應(yīng)，是造成全球氣溫上升的重要原因。全球能源的供給主要依賴電能，電能的生產(chǎn)大多依賴煤或油的燃燒，而燃燒過程將產(chǎn)生大量二氧化碳。為減少電能生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的二氧化碳，全球大力推廣清潔能源的生產(chǎn)方式，目前主要清潔能源的生產(chǎn)方式有風(fēng)電、光伏發(fā)電、水電。這三種發(fā)電形式的發(fā)電量都與氣候相關(guān)，具有間歇性。生產(chǎn)出來的電能，必須消納或存儲，與氣候相關(guān)的清潔能源，能源產(chǎn)出有很大的波動性，要么產(chǎn)能過剩，沒法消納，要么產(chǎn)能不足，沒法滿足用電需求。要克服這種狀態(tài)，需要使用能源存儲系統(tǒng)。但在電廠大規(guī)模安裝能源存儲系統(tǒng)，存在成本高，占地面積多，能源利用效率不高等問題。電力能源的存儲是提高電力使用效率，降低污染的非常重要的問題。
[0003]中國專利(公開號:CN105048486A)《一種并聯(lián)并網(wǎng)電池儲能系統(tǒng)控制器及其控制方法》，公布了一種并聯(lián)并網(wǎng)電池儲能系統(tǒng)控制器及其控制方法，該方法能夠在電網(wǎng)正常情況下實(shí)現(xiàn)和儲能系統(tǒng)的能量交互，在電網(wǎng)異常情況下實(shí)現(xiàn)逆變輸出。
[0004]中國專利(公開號:CN201510567724)《模塊化多電平電池儲能系統(tǒng)的電池健康狀態(tài)優(yōu)化控制方法》，該方法在個別電池組性能下降時，能夠通過控制MMC相應(yīng)模塊減少其放電倍率和放電深度加以保護(hù);并且降低了模塊化多電平電池儲能系統(tǒng)的熱管理的要求。
[0005]上述專利公示了部分能源存儲控制方法，但是沒有將能源存儲構(gòu)建一個大的分布式系統(tǒng)參與電網(wǎng)的控制與調(diào)節(jié)，還本能適應(yīng)當(dāng)今能源發(fā)展的需要。
三、【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中缺少能源存儲系統(tǒng)的現(xiàn)狀，將云儲能終端作為用戶端，采用分布式儲能的方式構(gòu)建一種能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)設(shè)備能夠在用戶端隨意接入電網(wǎng)，并在控制中心的控制下，通過控制用戶端的用電模式調(diào)節(jié)電網(wǎng)的電力電量平衡和三相平衡，使得產(chǎn)能不平衡的電能，在發(fā)電充分時能夠消納，在發(fā)電不足時可以由用戶端補(bǔ)充電能，使電網(wǎng)具有更好的接納綠色能源的能力，同時使得電網(wǎng)更加穩(wěn)定。
[0007]本實(shí)用新型的目的是這樣達(dá)到的:系統(tǒng)基于若干個云儲能終端構(gòu)建由一個控制中心和若干個云儲能終端組成能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。
[0008]控制中心由工業(yè)計算機(jī)、控制中心電參數(shù)采集模塊、控制中心電力線載波通信模塊構(gòu)成。控制中心電參數(shù)采集模塊、控制中心電力線載波通信模塊通過電力線的連接線分別與三相電力線連接，在三相電力線A相、B相和C相上分別連接若干云儲能終端，云儲能終端通過電力線載波通訊方式分別單獨(dú)與控制中心構(gòu)成雙向通信系統(tǒng)。
[0009]連接在A相線上的云儲能終端總共有a個，連接在B相線上的云儲能終端總共有b-a個，連接在C相線上的云儲能終端總共有c-b個，其中，c大于b，b大于a ；
[0010]云儲能終端由終端電力線載波通信模塊、終端電參數(shù)采集模塊、充電控制系統(tǒng)、蓄電池、逆變系統(tǒng)、本地交流用電控制器和微處理器構(gòu)成，充電控制系統(tǒng)起作用時為電網(wǎng)增加負(fù)載，逆變系統(tǒng)起作用時為電網(wǎng)增加電源。
[0011]充電控制系統(tǒng)含可調(diào)輸入電抗電路、充電控制模塊、充電狀態(tài)監(jiān)測，可調(diào)輸入電抗是在入戶電力線的鏈接端子AVINA和AVINB上分別連接兩組繼電器與電感串聯(lián)的組合LA、LB，其LA、LB中各個電感值相等，LA和LB的另一端分別連接端子LOP和端子L0L，在端子L0P、LOL之間設(shè)置繼電器與電容串聯(lián)組合LC，LC的一端連接到連接端子LOP，另一端連接到連接端子LOL，LC中的各個電容值相等。
[0012]逆變系統(tǒng)由逆變電源、同步電路、輸出電抗可調(diào)電路三個電路模塊構(gòu)成，輸出電抗可調(diào)電路為:在逆變電源輸出端AVV和AVU分別連接一個電感，一倍電容、二倍電容、四倍電容各自分別與一個繼電器C串聯(lián)構(gòu)成3個串聯(lián)電路，三個串聯(lián)電路并聯(lián)，分別連接在電感的另一端，電抗可調(diào)電路與入戶電力線的連接端子P220V，L220V的前端分別串聯(lián)有繼電器和濾波線圈，濾波線圈接入入戶電力線。
[0013]控制中心電參數(shù)采集模塊通信接口連接線連接控制中心電參數(shù)采集模塊和工業(yè)控制計算機(jī)，提供二者之間的通信連接，通信接口為RS232;
[0014]控制中心電力線載波通信通信接口連接線連接控制中心電力線載波通信模塊，提供二者之間的通信連接，通信接口為RS232。
[0015]對于云儲能終端，終端電力線載波通信模塊通過通信接口連接線連接到微處理器，通信接口為RS232。
[0016]終端電參數(shù)采集模塊的輸入端分別連接入戶電力線、充電控制系統(tǒng)電源輸入線、逆變系統(tǒng)電源輸出線，分別測量入戶電力線、充電控制系統(tǒng)電源輸入線、逆變系統(tǒng)電源輸出線電參數(shù)，并通過終端電參數(shù)采集模塊通信接口連接線與微處理器連接，通信接口為RS232。
[0017]充電控制系統(tǒng)的輸入通過充電控制系統(tǒng)電源輸入線連接到入戶電力線，輸出連接蓄電池，通過充電控制系統(tǒng)控制線與微處理器連接，充電狀態(tài)監(jiān)測用于監(jiān)測充電過程中的充電電壓和充電電流，并根據(jù)充電電壓和充電電流計算蓄電池充電狀態(tài)。
[0018]蓄電池與充電控制系統(tǒng)、逆變系統(tǒng)、本地直流輸出連接，通過充電控制系統(tǒng)為蓄電池充電，蓄電池通過逆變系統(tǒng)為電網(wǎng)提供電源，蓄電池通過本地直流輸出連接為本地提供直流電源。
[0019]逆變系統(tǒng)的輸入連接到蓄電池，輸出通過逆變系統(tǒng)電源輸出線連接到入戶電力線，通過逆變系統(tǒng)控制線連接到微處理器。
[0020]本地交流用電控制器的兩個輸入端分別連接充電控制系統(tǒng)電源輸入線和逆變系統(tǒng)電源輸出線，并通過本地交流用電控制器控制線連接到微處理器。
[0021]可調(diào)輸入電抗電路，在繼電器與電感串聯(lián)的組合LA中，繼電器LA 1、繼電器LA2、繼電器LA3的一端連接到AVINA端子，另一端分別與電感LAl、電感LA2、電感LA3串聯(lián)，電感LAl、電感LA2、電感LA3的另一端連接到連接端子LOP，端子LOP與充電控制模塊同名端子連接。
[0022]繼電器與電感串聯(lián)的組合LB中，繼電器LB1、繼電器LB2、繼電器LB3的一端連接到AVINB端子，另一端分別與電感LB1、電感LB2、電感LB3串聯(lián)，電感LB1、電感LB2、電感LB3的另一端連接到連接端子LOL。
[0023]在繼電器與電容串聯(lián)組合LC中，繼電器LCl、繼電器LC2、繼電器LC3分別串聯(lián)電容LC1、電容LC2、電容LC3，繼電器LC1、繼電器LC2、繼電器LC3的一端連接到LOL端子，另一端分別與電容LC1、電容LC2、電容LC3串聯(lián)，電容LC1、電容LC2、電容LC3的另一端連接到連接端子LOP0
[0024]電感LAl、電感LA2、電感LA3，電感LBl、電感LB2、電感LB3的電感值相等，設(shè)電感值為LLA，單位為亨利；電容LC1、電容LC2、電容LC3的電容值相等，設(shè)電容值為CLA，單位為法拉。
[0025 ]電感值LL A根據(jù)外圍電路需要由具體電路的計算和實(shí)驗(yàn)確定，并保證在接入電感LA1、電感LA2、電感LB1、電感LB2、電容LC1、電容LC2時在電網(wǎng)電源頻率下輸入電抗為純電阻。
[0026]同步電路從入戶電力線中取出入戶電力線的同步信號，將同步信號送給微處理器，微處理器產(chǎn)生與入戶電力線同步的控制信號，控制逆變電源產(chǎn)生與入戶電力線同頻同相等電壓的交流電；微處理器還控制輸出電抗可調(diào)電路是否輸出電源，并控制電抗可調(diào)電路輸出電抗值;逆變電源將蓄電池的直流電轉(zhuǎn)換成與入戶電力線同頻同相等電壓交流電，將交流電送給輸出電抗可調(diào)電路。
[0027]與一倍電容串聯(lián)的繼電器C稱為繼電器CRI，與二倍電容串聯(lián)的繼電器C稱為繼電器CR2，與四倍電容串聯(lián)的繼電器C稱為繼電器CR4。
[0028]一倍電容的電容值為X，二倍電容的電容值是一倍電容的兩倍，為2X;四倍電容的電容值是一倍電容的四倍，為4X，與各個電容串連的繼電器C用于選擇是否將該路電容連接到兩個電感(31-1、31-2)。
[0029]接入一倍電容:IX，接入二倍電容:2X，
[0030]同時接入一倍電容和二倍電容:3X，接入四倍電容:4X，
[0031]同時接入一倍電容和四倍電容:5X，同時接入二倍電容和四倍電容:6X，
[0032]同時接入一倍電容、二倍電容和四倍電容:7X，
[0033 ] 選接入4X電容時，電容與電感組成的輸出電抗為O，逆變器輸出純電阻，則當(dāng)接入電容小于4X時，輸入電抗為感性，接入電容越小，輸出感抗越大；當(dāng)接入電容大于4X時，輸入電抗為容性，接入電容越大，輸出容抗越大。
[0034]本實(shí)用新型的積極效果是:
[0035]1、本實(shí)用新型采用能源互聯(lián)技術(shù)使得云儲能終端能隨意自由接入電網(wǎng)，從而構(gòu)成能源互聯(lián)網(wǎng)。云儲能終端在控制中心的控制下，可以任意用作電源端或負(fù)載端。當(dāng)云儲能終端當(dāng)電源使用時，可以任意調(diào)節(jié)輸出電抗作為容性、感性或純電阻輸出。當(dāng)用作負(fù)載時，可以任意調(diào)節(jié)成容性負(fù)載、感性負(fù)載或純電阻負(fù)載。
[0036]2、云儲能技術(shù)將儲能放在用戶端，消除了傳輸損耗，減少了能源損耗，分散了儲能設(shè)施的投資和占地面積，減少了電力公司的相關(guān)投資。
[0037]3、本實(shí)用新型增加了清潔能源在電網(wǎng)中的規(guī)模，并保證清潔能源的電能被消納。
[0038]4、本實(shí)用新型減少了電網(wǎng)備用電規(guī)模，有助于電網(wǎng)的電力電量平衡和三相平衡。
[0039]5、本實(shí)用新型可以分別調(diào)節(jié)能源輸出端的輸出電抗性質(zhì)和負(fù)載端的電抗性質(zhì)，有利于電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
四、【附圖說明】
[0040]圖1是本實(shí)用新型的總體結(jié)構(gòu)圖。
[0041 ] 圖2是控制中心結(jié)構(gòu)圖。
[0042]圖3是云儲能終端結(jié)構(gòu)圖。
[0043]圖4是云儲能終端的微處理器電路圖。
[0044]圖5是微處理器RS232接口原理圖。
[0045]圖6是五伏轉(zhuǎn)三伏電源轉(zhuǎn)換電路。
[0046]圖7是三伏轉(zhuǎn)二伏電源轉(zhuǎn)換電路。
[0047]圖8是單片機(jī)下載調(diào)試接口JTAG電路。
[0048]圖9是充電控制充電控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0049]圖10是可調(diào)輸入電抗結(jié)構(gòu)圖。
[ΟΟδΟ]圖11是可調(diào)輸入電抗原理圖。
[0051 ]圖12是充電控制模塊原理圖。
[0052]圖13是充電狀態(tài)監(jiān)測原理圖。
[0053]圖14是逆變系統(tǒng)原理圖。
[0054]圖15是逆變電源原理圖。
[0055]圖16是同步電路原理圖。
[0056]圖17是輸出電抗可調(diào)電路結(jié)構(gòu)圖。
[0057]圖18是輸出電抗可調(diào)電路原理圖。
[0058]圖19是本地交流用電選擇系統(tǒng)原理圖。
[0059]圖中，I控制中心，2-1?2-3三相電力線，3_a+l、3_a+2、3_a+3、3-b+l、3_b+2、3_b+
3、3-c、3-c-l云儲能終端，4-1?4-3控制中心與電力線的連接線，5-a+l、5-a+2、5-a+3、5-b+1、5-b+2、5-b+3、5-c、5-c-l云儲能終端與電力線的連接線，6控制中心電參數(shù)采集模塊，7控制中心電力線載波通信模塊，8工業(yè)控制計算機(jī)，9控制中心電參數(shù)采集模塊通信接口連接線，10控制中心電力線載波通信接口連接線，11微處理器，12終端電力線載波通信模塊，13終端電力線載波通信模塊通信接口連接線，14終端電參數(shù)采集模塊，15終端電參數(shù)采集模塊通信接口連接線，16充電控制系統(tǒng)，17充電控制系統(tǒng)控制線，18蓄電池，19逆變系統(tǒng)，20逆變系統(tǒng)控制線，21本地直流輸出，22本地交流輸出，23本地交流用電控制器，24本地交流用電控制器控制線，25入戶電力線，26充電控制系統(tǒng)電源輸入線，27逆變系統(tǒng)電源輸出線，28逆變電源，29輸出電抗可調(diào)電路，30同步電路，31-1、31-2電感，33—倍電容，34 二倍電容，35四倍電容，36-1?36-3繼電器(:，37-1、37-2繼電器0，38-1、38-2濾波線圈，40可調(diào)輸入電抗電路，41充電控制模塊，50充電狀態(tài)監(jiān)測42-1?42-3繼電器LA，43-1?43-3繼電器LB，44-1?44-3 繼電器 LC，45-1 ?45-3 電感 LA，46-1 ?46-3 電感 LB，47-1 ?47-3 電容 LC。
五、【具體實(shí)施方式】
[0060]本實(shí)用新型的基本思路是將若干個云儲能終端與控制中心連接，構(gòu)建一個由控制中心和若干個云儲能終端組成的能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，通過控制中心與云儲能終端的一對一通信，對電網(wǎng)負(fù)載大小進(jìn)行分析，對云儲能終端中充電控制系統(tǒng)的可調(diào)輸入電抗和對逆變系統(tǒng)的輸出電抗可調(diào)電路進(jìn)行調(diào)控，使云儲能終端即可作為電源使用，也可作為負(fù)載，當(dāng)云儲能終端當(dāng)電源使用時，任意調(diào)節(jié)輸出電抗作為容性、感性或純電阻輸出，當(dāng)用作負(fù)載時，任意調(diào)節(jié)成容性負(fù)載、感性負(fù)載或純電阻負(fù)載，進(jìn)而達(dá)到對電網(wǎng)的電源和負(fù)載進(jìn)行雙向調(diào)控平衡。
[0061 ] 參見附圖1?3。
[0062 ]控制中心I由工業(yè)計算機(jī)8、控制中心電參數(shù)采集模塊6、控制中心電力線載波通信模塊7構(gòu)成?？刂浦行碾妳?shù)采集模塊、控制中心電力線載波通信模塊通過電力線的連接線4-1?4-3分別與三相電力線2-1?2-3連接。在三相電力線A相、B相和C相上分別連接若干云儲能終端，云儲能終端通過電力線載波通訊方式分別與控制中心構(gòu)成雙向通信系統(tǒng)。
[0063]連接在A相線上的云儲能終端總共有a個，連接在B相線上的云儲能終端總共有b-a個，連接在C相線上的云儲能終端總共有c-b個，其中，c大于b，b大于a。
[0064]圖1中的電力線為公共電網(wǎng)的電力線。控制中心與電力線的連接線、云儲能終端與電力線的連接線均為金屬導(dǎo)線。
[0065]控制中心:連接三相電力線2-1?2-3的三根控制中心與電力線的連接線4-1?4-3分別接入控制中心電參數(shù)采集模塊6和控制中心電力線載波通信模塊7 ο控制中心電參數(shù)采集模塊通信接口連接線9連接控制中心電參數(shù)采集模塊和工業(yè)控制計算機(jī)，提供二者之間的通信連接，通信接口為RS232 ο控制中心電力線載波通信接口連接線10連接控制中心電力線載波通信模塊7，提供二者之間的通信連接，通信接口為RS232。
[0066]控制中心電參數(shù)采集模塊采用山東力創(chuàng)科技有限公司:EDA9033E。
[0067]控制中心電力線載波通信模塊采用廣州致遠(yuǎn)電子股份有限公司:ZPLC_10EVB。
[0068]工業(yè)控制計算機(jī):研祥智能科技股份有限公司:MEC_4032。
[0069]云儲能終端由終端電力線載波通信模塊12、終端電參數(shù)采集模塊14、充電控制系統(tǒng)16、蓄電池18、逆變系統(tǒng)19、本地交流用電控制器23和微處理器11構(gòu)成，充電控制系統(tǒng)起作用時為電網(wǎng)增加負(fù)載，逆變系統(tǒng)起作用時為電網(wǎng)增加電源。
[0070]入戶電力線25分別接入終端電力線載波通信模塊12、終端電參數(shù)采集模塊14、充電控制系統(tǒng)16、逆變系統(tǒng)19。
[0071]終端電力線載波通信模塊12的終端電力線載波通信模塊通信接口連接線13連接到微處理器11，通信接口為RS232。
[0072 ]終端電參數(shù)采集模塊14的輸入端分別連接入戶電力線25、充電控制系統(tǒng)電源輸入線26、逆變系統(tǒng)電源輸出線27，分別測量入戶電力線、充電控制系統(tǒng)電源輸入線、逆變系統(tǒng)輸出電力線的電參數(shù)，并通過終端電參數(shù)采集模塊通信接口連接線與微處理器連接，通信接口為RS232。
[0073]充電控制系統(tǒng)的輸入通過充電控制系統(tǒng)電源輸入線26連接到入戶電力線，輸出連接蓄電池18，通過充電控制系統(tǒng)控制線17與微處理器連接。充電控制系統(tǒng)起作用時，為電網(wǎng)增加負(fù)載。
[0074]蓄電池18與充電控制系統(tǒng)16、逆變系統(tǒng)19、本地直流輸出21連接，通過充
[0075]電控制系統(tǒng)為蓄電池充電，蓄電池通過逆變系統(tǒng)為電網(wǎng)提供電源，蓄電池通過本地直流輸出連接為本地提供直流電源。逆變系統(tǒng)19的輸入連接到蓄電池18，輸出通過逆變系統(tǒng)電源輸出線27連接到入戶電力線25，通過逆變系統(tǒng)控制線20連接到微處理器。逆變系統(tǒng)起作用時，為電網(wǎng)增加電源。
[0076]本地交流用電控制器23的兩個輸入端分別連接充電控制系統(tǒng)電源輸入線26和逆變系統(tǒng)電源輸出線27，并通過本地交流用電控制器控制線24連接到微處理器。
[0077]終端電力線載波通信模塊采用廣州致遠(yuǎn)電子股份有限公司:ZPLC-10EVB。
[0078]終端電參數(shù)采集模塊采用山東力創(chuàng)科技有限公司:EDA9033E。
[0079]蓄電池采用風(fēng)帆股份有限公司:6-QW-100。
[0080]云儲能終端的微處理器采用單片機(jī)，電路圖如圖4?圖8所示。
[0081 ]單片機(jī)Ull:MSP430F5438為美國TEXAS INSTRUMENTS。
[0082]圖5微處理器RS232接口原理圖中，U8:MAX232:RS232接口芯片為美國maxim公司。CH3 LOOPa,CH3 LOOPb與終端電力線載波通信模塊通信接口連接線連接。
[0083]CH4 LOOPa,CH4 LOOPb與終端電參數(shù)采集模塊通信接口連接線連接。
[0084]圖6五伏轉(zhuǎn)三伏電源轉(zhuǎn)換電路中UP18:LM26400Y:電源轉(zhuǎn)換芯片為美國NAT1NALSEMIC0NDUCT0TR公司，
[0085]附圖9充電控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0086]充電控制系統(tǒng)由可調(diào)輸入電抗電路40、充電控制模塊41、充電狀態(tài)監(jiān)測50構(gòu)成。
[0087]充電狀態(tài)監(jiān)測用于監(jiān)測充電過程中的充電電壓和充電電流，并根據(jù)充電電壓和充電電流計算蓄電池充電狀態(tài)。
[0088]參見圖10、圖11可調(diào)輸入電抗結(jié)構(gòu)圖、原理圖。
[0089]可調(diào)輸入電抗結(jié)構(gòu)是保證實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的重要節(jié)點(diǎn)之一。
[0090]可調(diào)輸入電抗是在入戶電力線的鏈接端子AVINA和AVINB上分別連接兩組繼電器與電感串聯(lián)的組合LA、LB，其LA、LB中各個電感值相等，LA和LB的另一端分別連接端子LOP和端子LOL，在端子LOP、LOL之間設(shè)置繼電器與電容串聯(lián)組合LC，LC的一端連接到連接端子LOP，另一端連接到連接端子LOL，LC中的各個電容值相等。
[0091]本實(shí)施例中，可調(diào)輸入電抗電路40，在繼電器與電感串聯(lián)的組合LA中，繼電器LA1、繼電器LA2、繼電器LA3的一端連接到AVINA端子，另一端分別與電感LA1、電感LA2、電感LA3串聯(lián)，電感LAl、電感LA2、電感LA3的另一端連接到連接端子LOP，端子LOP與充電控制模塊同名端子連接。繼電器與電感串聯(lián)的組合LB中，繼電器LB1、繼電器LB2、繼電器LB3的一端連接到AVINB端子，另一端分別與電感LBl、電感LB2、電感LB3串聯(lián)，電感LBl、電感LB2、電感LB3的另一端連接到連接端子LOL。
[0092]在繼電器與電容串聯(lián)組合LC中，繼電器LCl、繼電器LC2、繼電器LC3分別串聯(lián)電容LC1、電容LC2、電容LC3，繼電器LC1、繼電器LC2、繼電器LC3的一端連接到LOL端子，另一端分別與電容LC1、電容LC2、電容LC3串聯(lián)，電容LC1、電容LC2、電容LC3的另一端連接到連接端子LOP0
[0093]電感LAl、電感LA2、電感LA3，電感LBl、電感LB2、電感LB3的電感值相等，設(shè)電感值為LLA，單位為亨利；電容LC1、電容LC2、電容LC3的電容值相等，設(shè)電容值為CLA，單位為法拉。電感值LLA根據(jù)外圍電路需要由具體電路的計算和實(shí)驗(yàn)確定，并保證在接入電感LA 1、電感1^2、電感1^1、電感LB2、電容LCl、電容LC2是輸入電抗為純電阻。
[0094]在圖11中，KT1，KT2，KT3為日本歐姆龍公司，LY2-JIT4，ΚΤ5，ΚΤ6為日本歐姆龍公司，LYl-JdUTI，UT2，UT3，UT4，UT5，UT6為日本東芝公司生產(chǎn)，TLP521。QT4，QT5，QT7，QT8，QT10，QT12為美國Fairchild Semiconductor Corporat1n公司生產(chǎn)的SS9013 4T1，QT2,QT3,QT6,QT9,QTlI為美國FairchiId Semiconductor Corporat1n公司的IN4148。
[0095]在圖12充電控制模塊原理圖中，01?1，01?2，01?4，01?5，01?6，01?7，01?9，01?10，01?12為美國Fair chi Id Semiconductor Corporat 1n公司生產(chǎn)的MUR3060PT。QRl, QR2 , QR3 , QR4,QRlO，QR12:美國STMicroelectronics公司生產(chǎn)的STP12匪50C3DRS1DRlI，DR13，DR14,DR15,DRl6為美國FairchiId Semiconductor Corporat1n公司生產(chǎn)的IN41480QR5 ,QR8 ,QR9,QRlO ,QRll ,QRl 2:為美國Fair chi Id Semiconductor Corporat 1n 公司:生產(chǎn)的 SS9013。URl，UR2，UR3，UR4，UR5，UR6:為日本東芝公司生產(chǎn)的TLP521。
[0096]連接關(guān)系:P1.4，P1.6，P1.6，P3.0，P3.1，P3.2連接單片機(jī)電路同名連接線;CP連接蓄電池正極，CG與充電狀態(tài)監(jiān)測原理圖同名網(wǎng)絡(luò)相連接;LOP，LOL連接可調(diào)輸入電抗電路的同名連接線。
[0097]充電狀態(tài)監(jiān)測50用于監(jiān)測充電過程中的充電電壓和充電電流，并根據(jù)充電電壓和充電電流計算蓄電池充電狀態(tài)。在圖13充電狀態(tài)監(jiān)測原理圖中，USl為美國CIRRUS LOGIC公司生產(chǎn)的CS5460。
[0098]SW2_3，Sffl_3,D0ffN_3,UP_3，SELECT_3，RIGHT_3，LEFT_3，BSLRX_3 與單片機(jī)同名連接線相連接。CP、CG連接充電控制模塊同名連接線。CS連接蓄電池負(fù)極。
[0099 ]逆變系統(tǒng)19的輸入連接到蓄電池18，輸出通過逆變系統(tǒng)電源輸出線27連接到入戶電力線25，通過逆變系統(tǒng)控制線20連接到微處理器。
[0100]在圖14逆變系統(tǒng)原理圖中逆變系統(tǒng)由逆變電源28、同步電路30、輸出電抗可調(diào)電路29三個電路模塊組成。逆變電源28的輸出連接到輸出電抗可調(diào)電路29，輸出電抗可調(diào)電路的輸出連接到入戶電力線25，逆變電源用于將蓄電池電源轉(zhuǎn)換為可以為電網(wǎng)供電的交流電源，同步電路提取電網(wǎng)電源同步信號，輸出電抗可調(diào)電路用于調(diào)節(jié)輸出電抗。
[0101]同步電路從入戶電力線中取出入戶電力線的同步信號，將同步信號送給微處理器，微處理器產(chǎn)生與入戶電力線同步的控制信號，控制逆變電源產(chǎn)生與入戶電力線同頻同相等電壓的交流電。微處理器還控制電抗可調(diào)電路是否輸出電源，并控制電抗可調(diào)電路輸出電抗值。逆變電源將蓄電池的直流電轉(zhuǎn)換成與入戶電力線同頻同相等電壓交流電，將交流電送給電抗可調(diào)電路。輸出電抗可調(diào)電路在微處理器控制下，選擇是否輸出電源，輸出什么樣的電抗。
[0102]在圖15逆變電源原理圖中:UP2為日本三菱公司:PM50B5LA060。UPI，UP3，UP4，UP5，UP8為美國Avago Technologies Limited生產(chǎn)的!0^_4506。1^6，UP7，UP9為日本東芝公司生產(chǎn)的TLP521。
[0103]DV+, DV-: DV+連接到蓄電池正極;DV-連接到蓄電池負(fù)極。
[0104]SffITCHl，SffITCH2，SWITCH3，SWITCH4，SffITCH5，BUTT0N1，BUTT0N2，BUTT0N3為逆變系統(tǒng)和微處理器之間連接的逆變系統(tǒng)控制線，SWITCH1，SWITCH2，SWITCH3，SWITCH4，SWITCH5分別連接到單片機(jī)電路同名連線，BUTT0N1，BUTT0N2，BUTT0N3分別連接到單片機(jī)電路的 BUTT0N_1，BUTT0N_2，BUTT0N_3 連接。
[0105]同步電路用于取出入戶電力線的同步信號。
[0106]在同步電路原理圖16中，IN_P，IN_L連接到入戶電力線；S_0UT為檢測得到的同步信號，連接到微處理器。
[0107]UHl為霍爾電壓傳感器HV25-P，由北京華智興遠(yuǎn)科技有限公司生產(chǎn)。
[0108]UH2:為0P07運(yùn)算放大器，UH3:為日本東芝公司生產(chǎn)的TLP521。
[0109]輸出電抗可調(diào)電路為本實(shí)用新型的另一個重要節(jié)點(diǎn)。
[0110]圖17中，輸出電抗可調(diào)電路為:在逆變電源輸出端AVV和AVU分別連接一個電感31 -
1、31-2，一倍電容33、二倍電容34、四倍電容35各自分別與一個繼電器C 36_1、36_2、36_3串聯(lián)構(gòu)成3個串聯(lián)電路，三個串聯(lián)電路并聯(lián)，分別連接在電感31 -1、31 -2的另一端，電抗可調(diào)電路與入戶電力線的連接端子P220V，L220V的前端分別串聯(lián)有繼電器37-1、37-2和濾波線圈38-1、38-2，濾波線圈38-1、38_2接入入戶電力線25。
[0111]與一倍電容串聯(lián)的繼電器C稱為繼電器CRI，與二倍電容串聯(lián)的繼電器C稱為繼電器CR2，與四倍電容串聯(lián)的繼電器C稱為繼電器CR4。
[0112]設(shè)一倍電容的電容值為X，二倍電容的電容值是一倍電容的兩倍，為2X;四倍電容的電容值是一倍電容的四倍，為4X，與各個電容串連的繼電器C用于選擇是否將該路電容連接到兩個電感31 -1、31 -2，通過微處理器對繼電器的控制，選擇一倍電容、二倍電容、四倍電容是否接入。接入方法和接入電容計算如下:
[0113]接入一倍電容:IX，接入二倍電容:2X，同時接入一倍電容和二倍電容:3X，接入四倍電容:4X，同時接入一倍電容和四倍電容:5X，同時接入二倍電容和四倍電容:6X，同時接入一倍電容、二倍電容和四倍電容:7X。
[0114]選接入4X電容時，電容與電感組成的輸出電抗為O，則當(dāng)接入電容小于4X時，輸入電抗為感性，接入電容越小，輸出感抗越大;則當(dāng)接入電容大于4X時，輸入電抗為容性，接入電容越大，輸出容抗越大。
[0115]輸出電抗可調(diào)電路中，電感和電容根據(jù)實(shí)際電路計算并通過實(shí)驗(yàn)確定，并保證只接入4倍電容時，逆變器輸出純電阻。
[0116]圖18輸出電抗可調(diào)電路原理圖中，F(xiàn)K2，F(xiàn)K3，F(xiàn)K4為繼電器C，由日本歐姆龍公司生產(chǎn)的LYl-JC3FKl，F(xiàn)K5為繼電器0，由日本歐姆龍公司的LY1-J。
[0117]FCl為一倍電容，F(xiàn)C2為二倍電容，F(xiàn)C3為四倍電容。
[0118]UF2，UF3，UF5，UF6，UF7 為日本東芝公司生產(chǎn)的 TLP521。
[0119]LED_D1，LED_D2，LED_D3，LED_D4，LED_D5，與單片機(jī)同名連接線連接。
[0120]圖19為本地交流用電控制器中的選擇系統(tǒng)原理圖，圖中:
[0121 ] KSl，KS2為日本歐姆龍公司的LY2-BYK1，UK2為日本東芝公司生產(chǎn)，TLP5210CNT_CHl，CNT_CH2，連接到單片機(jī)同名連接線。P_INA，P_INB:連接到入戶電力線251220V，L220V連接到逆變器輸出。HJJSEA，HJJSEB提供本地交流電源。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于云儲能終端的能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)備，其特征在于:系統(tǒng)基于若干個云儲能終端構(gòu)建由一個控制中心和若干個云儲能終端組成能源互聯(lián)系統(tǒng)； 控制中心由工業(yè)計算機(jī)(I)、控制中心電參數(shù)采集模塊(6)、控制中心電力線載波通信模塊(7)構(gòu)成，控制中心電參數(shù)采集模塊、控制中心電力線載波通信模塊通過電力線的連接線(4-1?4-3)分別與三相電力線連接，在三相電力線A相、B相和C相上分別連接若干云儲能終端，云儲能終端通過電力線載波通訊方式分別單獨(dú)與控制中心構(gòu)成雙向通信系統(tǒng)； 連接在A相線上的云儲能終端總共有a個，連接在B相線上的云儲能終端總共有b-a個，連接在C相線上的云儲能終端總共有c-b個，其中，c大于b，b大于a ； 云儲能終端由終端電力線載波通信模塊(12)、終端電參數(shù)采集模塊(14)、充電控制系統(tǒng)(16)、蓄電池(18)、逆變系統(tǒng)(19)、本地交流用電控制器(23)和微處理器(11)構(gòu)成，充電控制系統(tǒng)起作用時為電網(wǎng)增加負(fù)載，逆變系統(tǒng)起作用時為電網(wǎng)增加電源； 充電控制系統(tǒng)含可調(diào)輸入電抗電路(40 )、充電控制模塊(41)、充電狀態(tài)監(jiān)測(50)，可調(diào)輸入電抗是在入戶電力線的鏈接端子AVINA和AVI NB上分別連接兩組繼電器與電感串聯(lián)的組合LA、LB，其LA、LB中各個電感值相等，LA和LB的另一端分別連接端子LOP和端子LOL，在端子LOP、LOL之間設(shè)置繼電器與電容串聯(lián)組合LC，LC的一端連接到連接端子LOP，另一端連接到連接端子LOL，LC中的各個電容值相等； 逆變系統(tǒng)由逆變電源(28)、同步電路(30)、輸出電抗可調(diào)電路(29)三個電路模塊構(gòu)成，輸出電抗可調(diào)電路為:在逆變電源輸出端AVV和AVU分別連接一個電感(31-1、31-2)，一倍電容(33)、二倍電容(34)、四倍電容(35)各自分別與一個繼電器C(36-l、36-2、36-3)串聯(lián)構(gòu)成3個串聯(lián)電路，三個串聯(lián)電路并聯(lián)，分別連接在電感(31-1、31-2)的另一端，電抗可調(diào)電路與入戶電力線的連接端子P220V，L220V的前端分別串聯(lián)有繼電器(37-1、37-2)和濾波線圈(38-1,38-2)，濾波線圈(38-1、38-2)接入入戶電力線(25)。2.如權(quán)利要求1所述的基于云儲能終端的能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)備，其特征在于:控制中心電參數(shù)采集模塊通信接口連接線(9)連接控制中心電參數(shù)采集模塊(6)和工業(yè)控制計算機(jī)(8),提供二者之間的通信連接，通信接口為RS232; 控制中心電力線載波通信通信接口連接線(10)連接控制中心電力線載波通信模塊(7)，提供二者之間的通信連接，通信接口為RS232。3.如權(quán)利要求1所述的基于云儲能終端的能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)備，其特征在于:對于云儲能終端，終端電力線載波通信模塊(12)通過通信接口連接線(13)連接到微處理器(11)，通信接口為RS232; 終端電參數(shù)采集模塊(I 4)的輸入端分別連接入戶電力線(25 )、充電控制系統(tǒng)電源輸入線(26)、逆變系統(tǒng)電源輸出線(27 )，分別測量入戶電力線(25 )、充電控制系統(tǒng)電源輸入線(26)、逆變系統(tǒng)電源輸出線(27)電參數(shù)，并通過終端電參數(shù)采集模塊通信接口連接線與微處理器連接，通信接口為RS232 ； 充電控制系統(tǒng)的輸入通過充電控制系統(tǒng)電源輸入線(26)連接到入戶電力線(25 )，輸出連接蓄電池(18)，通過充電控制系統(tǒng)控制線(I7)與微處理器連接，蓄電池(18)與充電控制系統(tǒng)(16)、逆變系統(tǒng)(19)、本地直流輸出(21)連接； 逆變系統(tǒng)(I9)的輸入連接到蓄電池(18)，輸出通過逆變系統(tǒng)電源輸出線(27)連接到入戶電力線(25)，通過逆變系統(tǒng)控制線(20)連接到微處理器； 本地交流用電控制器(23)的兩個輸入端分別連接充電控制系統(tǒng)電源輸入線(26)和逆變系統(tǒng)電源輸出線(27)，并通過本地交流用電控制器控制線(24)連接到微處理器(11)。4.如權(quán)利要求1所述的基于云儲能終端的能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)備，其特征在于:所述可調(diào)輸入電抗電路(40)，在繼電器與電感串聯(lián)的組合LA中，繼電器LA1、繼電器LA2、繼電器LA3的一端連接到AVINA端子，另一端分別與電感LAl、電感LA2、電感LA3串聯(lián)，電感LAl、電感LA2、電感LA3的另一端連接到連接端子LOP，端子LOP與充電控制模塊同名端子連接； 繼電器與電感串聯(lián)的組合LB中，繼電器LB1、繼電器LB2、繼電器LB3的一端連接到AVINB端子，另一端分別與電感LB1、電感LB2、電感LB3串聯(lián)，電感LB1、電感LB2、電感LB3的另一端連接到連接端子L0L; 在繼電器與電容串聯(lián)組合LC中，繼電器LCl、繼電器LC2、繼電器LC3分別串聯(lián)電容LCl、電容LC2、電容LC3，繼電器LC1、繼電器LC2、繼電器LC3的一端連接到LOL端子，另一端分別與電容LCl、電容LC2、電容LC3串聯(lián)，電容LCl、電容LC2、電容LC3的另一端連接到連接端子LOP ； 電感LAl、電感LA2、電感LA3，電感LBl、電感LB2、電感LB3的電感值相等，設(shè)電感值為LLA，單位為亨利；電容LCl、電容LC2、電容LC3的電容值相等，設(shè)電容值為CLA，單位為法拉； 電感值LLA根據(jù)外圍電路需要由具體電路的計算和實(shí)驗(yàn)確定，并保證在接入電感LAl、電感LA2、電感LBl、電感LB2、電容LCl、電容LC2時在電網(wǎng)電源頻率下輸入電抗為純電阻。5.如權(quán)利要求1所述的基于云儲能終端的能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)備，其特征在于: 同步電路(30)從入戶電力線(25)中取出入戶電力線的同步信號，將同步信號送給微處理器(11)，微處理器產(chǎn)生與入戶電力線同步的控制信號，控制逆變電源(28)產(chǎn)生與入戶電力線同頻同相等電壓的交流電；微處理器還控制輸出電抗可調(diào)電路(29)是否輸出電源，并控制電抗可調(diào)電路輸出電抗值;逆變電源(2 8)將蓄電池(18)的直流電轉(zhuǎn)換成與入戶電力線同頻同相等電壓交流電，將交流電送給輸出電抗可調(diào)電路(29)。
【文檔編號】H02J3/26GK205565894SQ201620260758
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年3月30日
【發(fā)明人】劉天琪, 莫思特, 卜濤, 胡曉通
【申請人】四川大學(xué)