專利名稱：谷電峰用儲(chǔ)能裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種儲(chǔ)能裝置，是一種解決電能供需不平衡問題的電能存儲(chǔ)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(zhǎng)的步伐，同時(shí)電網(wǎng)在其規(guī)?；l(fā)展過程中不可避免地會(huì)在一段時(shí)間甚至長(zhǎng)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(duì)電能質(zhì)量和
供電可靠性的要求越來越高等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種谷電峰用儲(chǔ)能裝置，在用電低谷電價(jià)較低時(shí)，對(duì)蓄電池充電，在用電高峰電價(jià)較高時(shí)，蓄電池通過逆變對(duì)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。
本發(fā)明的技術(shù)方案是該儲(chǔ)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(cè)電路，雙向變流器上連接蓄電池組、控制器和檢測(cè)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(gè)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(diǎn)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)，由DSP芯片、單片機(jī)、I/O、PWM輸出模塊、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、鍵盤接口、 LCD接口、通信接口和電源連接組成;所述的人機(jī)界面為液晶顯示模塊；所述的檢測(cè)電路為市電輸入檢測(cè)、變流器輸出檢測(cè)和蓄電池檢測(cè)，電壓、電流的采樣均采用霍爾傳感器。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1、谷電峰用儲(chǔ)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(chǔ)存起來，在需要時(shí)再轉(zhuǎn)換成電能釋放出來，以蓄電池作為儲(chǔ)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(shí)，可以產(chǎn)生無功電流從而改善電能質(zhì)量；3、谷電峰用儲(chǔ)能裝置為應(yīng)急電源使用模式，在電網(wǎng)交流供電中斷時(shí)，儲(chǔ)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(tái)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(shí)輸出無功電流，根據(jù)設(shè)定的模式和控制器檢測(cè)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(chǔ)能裝置的控制器完成對(duì)充放電時(shí)間的設(shè)置和控制，能夠適應(yīng)峰平谷時(shí)間的調(diào)整，同時(shí)能夠根據(jù)電能存儲(chǔ)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(cè)電能存儲(chǔ)介質(zhì)的容量、電壓、溫度、充放電電流，對(duì)超限值進(jìn)行報(bào)警；6、自動(dòng)檢測(cè)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(dòng)或手動(dòng)方式轉(zhuǎn)入相應(yīng)的運(yùn)行方式，自動(dòng)記錄運(yùn)行事件；7、雙向變流器平滑實(shí)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(shí)現(xiàn)充放電中的功率因數(shù)校正PFC (Power Factor Correction); 8、谷電峰用儲(chǔ)能裝置的控制器根據(jù)運(yùn)行控制方式和工況測(cè)量的結(jié)果，發(fā)出控制指令去驅(qū)動(dòng)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(shí)，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(shí)，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(shí)，輸出無功補(bǔ)償電流；系統(tǒng)出現(xiàn)電壓跌落時(shí)，能產(chǎn)生一個(gè)疊加分量使電壓達(dá)規(guī)定值；9、谷電峰用儲(chǔ)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(gè)IGBT的通斷，雙向SPWM逆變整流控制實(shí)現(xiàn)直流和交流電能的雙向流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)蓄電池的并網(wǎng)充放電控制。


圖1是本發(fā)明谷電峰用儲(chǔ)能裝置結(jié)構(gòu)原理框圖
圖2是圖1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1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(shí)施例方式
結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步說明如下
如圖1、 2所示，該儲(chǔ)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(cè)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(gè)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(diǎn)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)，由DSP芯片、單片機(jī)、1/0、 PWM輸出模塊、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、鍵盤接口、 LCD接口、通信接口和電源連接組成；所述的人機(jī)界面為液晶顯示模塊；所述的檢測(cè)電路為市電輸入檢測(cè)、變流器輸出檢測(cè)和蓄電池檢測(cè)，電壓、電流的采樣均采用霍爾傳感器。
儲(chǔ)能裝置工作在整流器方式下，控制器輸出IPM控制信號(hào)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(shí)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(shí)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(dòng)或自動(dòng)控制，但無論是在自動(dòng)還是手動(dòng)方式下，控制器根據(jù)檢測(cè)到的蓄電池參數(shù)自動(dòng)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(shí)，按照正弦信號(hào)波和三角波相比的方法對(duì)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(huì)使交流電流is產(chǎn)生很小的脈動(dòng)，正弦信號(hào)波的頻率與電源頻率相同時(shí)，輸出與電源頻率相同的正弦波；蓄電池存儲(chǔ)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(dú)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(dú)立向負(fù)載供電時(shí)，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(cè)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(yùn)行。
谷電峰用儲(chǔ)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(cè)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(shí)現(xiàn)動(dòng)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&表示，則連接電抗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(gè)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(jì)，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)包含初始化擅塊、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(shí)的手動(dòng)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(hào)控制整流/逆變電路的工作方式，即整流器、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(chǔ)能裝置，其特征在于該儲(chǔ)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(cè)電路，雙向變流器上連接蓄電池組、控制器和檢測(cè)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(gè)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(diǎn)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)，由DSP芯片、單片機(jī)、I/O、PWM輸出模塊、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、鍵盤接口、LCD接口、通信接口和電源連接組成；所述的人機(jī)界面為液晶顯示模塊；所述的檢測(cè)電路為市電輸入檢測(cè)、變流器輸出檢測(cè)和蓄電池檢測(cè)，電壓、電流的采樣均采用霍爾傳感器。
全文摘要
本發(fā)明公開了谷電峰用儲(chǔ)能裝置，該儲(chǔ)能裝置由各電子元器件連接形成的電回路組成，雙向變流器上連接蓄電池組、控制器和檢測(cè)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(gè)單相半橋式逆變器橋臂構(gòu)成；所述的控制器，為DSP芯片加單片機(jī)的雙CPU結(jié)構(gòu)；所述的人機(jī)界面為液晶顯示模塊；所述的檢測(cè)電路為市電輸入檢測(cè)、變流器輸出檢測(cè)和蓄電池檢測(cè)，電壓、電流的采樣均采用霍爾傳感器。本發(fā)明在用電低谷電價(jià)較低時(shí)對(duì)蓄電池充電，在用電高峰電價(jià)較高時(shí)蓄電池通過逆變對(duì)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(hào)H02J3/01GK101557115SQ20091002798
公開日2009年10月14日 申請(qǐng)日期2009年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月15日
發(fā)明者劉建戈 申請(qǐng)人:江蘇省電力公司金湖縣供電公司