对多个电池组的控制制造技术

一种功率转换和控制系统包括电力电池组和能量电池组。能量电池组连接到DC转换器，DC转换器输出端连接到母线，并且电力电池组直接连接到母线，使得母线的电压有效可变。母线可以经由变压器连接到逆变器以向负载输出。在逆变器和DC转换器之间提供在响应时间方面的差异。母线可以经由电网整流器连接到电网，并且母线可以经由负载逆变器连接到负载。在备选方案中，功率转换和控制系统包括连接到负载逆变器的输入端和电网整流器的输入端的电池组，其中，该系统适于向电网提供频率调节功率，适于经由负载整流器向负载供应负载功率，并且适于提供充电功率以保持电池的充电状态，其中，指示负载功率、频率调节功率和充电功率的信号由加法器求和，以便提供用于电网整流器的控制信号。

Control of multiple battery packs

A power conversion and control system includes a power battery pack and an energy battery pack. The energy battery pack is connected to the DC converter, the output end of the DC converter is connected to the bus, and the power battery group is directly connected to the bus bar, so that the voltage of the bus bar can be effectively changed. The bus can be connected to the inverter through the transformer to output to the load. Difference in response time between inverter and DC converter. The bus can be connected to the power grid through the grid rectifier, and the bus can be connected to the load through the load inverter. In the alternative, the power conversion and control system includes a battery connected to the input end, and the grid inverter rectifier load input, the system is suitable to provide frequency regulation of power grid, via load to the load power supply rectifier load, and provide for charging, charging power to keep the battery, indicating signal load power and frequency regulation of power and charging power by summing, so as to provide a control signal for power rectifier.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及对能量存储系统内的电池组的控制。
技术介绍
电池能量存储(BES)系统允许在许多种类的装置内存储和释放电能。这些系统可以包括存储来自诸如风力或太阳能系统之类的电源、诸如不间断电源(UPS)之类的备用电源的能量的系统，以帮助电力调节或用于其他用途。在一些应用中，BES系统可以具有多个用途，或者可以具有需要对不同电池组进行独立控制的操作模式。存在独立控制电池组的两种常用手段。第一种情况针对每个电池组使用AC/DC逆变器(逆变器)。第二种情况针对每组使用DC/DC转换器(DC转换器)。第一种情况在现有技术的图1中示出。电池组10、11各自具有相关联的逆变器12、13。典型地，逆变器12、13共享公共变压器20。变压器连接到电网30。第二种情况在现有技术的图2中示出。电池组10、11各自连接到相关联的DC转换器14、15。DC转换器14、15以固定电压向公共母线18输出，然后经由公共逆变器16和变压器21将功率转换为AC。在两种配置中，来自每个电池组的功率流可以完全不同。在图1中，不同的功率流在变压器20中以电磁方式求和。在图2中，功率流在公共DC母线上被求和。每个配置都有优点和缺点。在图1所示的情况下，存在由逆变器12、13执行的单级功率转换，且因此在原理上该配置具有比图2的情况更高的效率。图2的布置在DC转换器14、15中和在公共逆变器16中具有两级功率转换。在图2中，公共逆变器16可以针对功率流的总和来调整大小。例如，如果每个DC转换器被限定为1每单位(“pu”)功率，则在始终不同时使用两个电池组的全功率的情况下，逆变器可以额定为小于2pu功率。这与图1相反，在图1中，每个逆变器必须额定为1pu(总共2pu功率)。对于许多应用，期望安装被设计为管理具有高循环的相对高的可变性的电池组，该电池组需要最小量的能量存储(例如频率调节或太阳能光伏平滑)，我们将其称为电力电池组，且期望安装被设计用于能量输送的另一电池组，该另一电池组需要相对大量的能量存储(诸如需求管理、能量转移和包括不间断电力在内的备用电力)，我们将其称为能量电池组。本专利技术的目的是提供用于包括电力电池组和能量电池组这二者在内的布置的有效方法、装置和系统。
技术实现思路
在第一种宽泛的形式中，本专利技术提供一种布置，其中能量电池组经由DC转换器连接到母线，并且电力电池组直接连接到母线，母线向公共逆变器输出。根据一个方面，本专利技术提供了功率转换和控制系统，包括电力电池组和能量电池组，所述能量电池组连接到DC转换器，所述DC转换器输出端连接到母线，并且电力电池组直接连接到母线，使得母线的电压有效可变。在一些实现中，母线优选地经由变压器连接到逆变器以向负载输出。优选地，在逆变器和DC转换器之间提供在响应时间方面的差异在其他实现中，母线经由电网整流器连接到电网，并且经由负载逆变器连接到负载。根据另一方面，本专利技术提供了一种功率转换和控制系统，包括：电池组，连接到负载逆变器的输入端和电网整流器的输入端，其中，该系统适于向所述电网提供频率调节功率，适于经由负载整流器向负载提供负载功率，并且适于提供充电功率以维持电池的充电状态，其中，指示负载功率、频率调节功率和充电功率的信号由加法器求和以便为电网整流器提供控制信号。附图说明现在将参考附图来描述本专利技术的实现，其中：图1是第一现有技术的系统的示意性电路图；图2是第二现有技术的系统的示意性电路图；图3是本专利技术的第一实现的示意图；图4是第一实现的第一应用的示意图；图5是第一实现的第二应用的示意图；图6是具有一个电池组的UPS系统的实现的示意图；图7是具有两个电池组的UPS系统的实现的示意图；图8是示出了用于根据图5的系统的控制系统的示意图；图9是用于根据图5的系统的备选控制系统的示意图；图10是用于根据图6的系统的控制系统的示意图；以及图11是用于根据图7的系统的控制系统的示意图。具体实施方式将参考下面将讨论的各种示例来描述本专利技术。应当理解，这些是对本专利技术的说明，而不是对其范围的限制。特别地，许多备选的常规部件可以用于实现本专利技术。尽管铅酸电池是所讨论的主电池，但是可以使用任何其它合适的电池，例如锂离子、锂聚合物、镍镉、氧化还原液或其它液流电池，或任何其它这样的装置。本专利技术还可应用于用于存储电能或用于电池组(例如电容器、超级电容器、或其它机械、化学或电存储装置)中的一个或两个的其它装置，并且所有这样的设备(或其组合)应被理解为落入术语电池的范围内。类似地，虽然在逆变器、转换器、整流器、开关和变压器的上下文中讨论了特定设备，但是应当理解，这些可以是常规的现货供应的设备，其具有与所要求的特定实现相一致的额定值和应用。虽然讨论将在一个能量电池组和一个电力电池组的上下文中，但是应当理解，本专利技术的原理可以应用于更复杂的系统。关于图1和2讨论的现有技术系统可以都被认为是分流(shunt)BES系统，因为它们并联连接到电网和负载。要讨论的本专利技术的实现可以被认为是串联或者在线式(inline)系统中，因为它们与电网和负载串联连接。图3示出了本专利技术的一个实现。电力电池组10直接连接到母线18。能量电池组11连接到DC转换器15，DC转换器15然后连接到母线18。来自母线18的输出通过公共逆变器16和变压器21。公共逆变器16控制来自电力电池组10和能量电池组11的总功率流，而DC转换器15只控制来自能量电池组11的功率流。因此，电力电池组中的功率流(PPBG)是由公共逆变器控制的总功率流(PINV)与来自由DC转换器控制的能量电池组的功率流(PCNV)之间的差，如等式A所示：PPBG＝PINV-PCNV注意，在图2的系统中，在公共逆变器16的端子处的DC电压是恒定的，根据定义，这意味着每个DC转换器的逆变器侧也是恒定的。这是行业内的一个常见假设。然而，对于具有公共逆变器和DC转换器(混合系统)的图3所示的系统，向逆变器输入的DC电压在电力电池组10的所需范围内变化，并且因此DC转换器的逆变器侧也是可变的。这是本实现的混合解决方案与现有技术的系统之间的明显差异。关于功率流的控制，公共逆变器和DC转换器这二者都具有用于控制功率流的功率调节器，但是调节器之间的响应时间必须具有足够的间隔，例如大约10分贝，以防止不稳定性。由于能量电池组11的用途是在长持续时间上输送电力，而电力电池组10的用途是在相对短的持续时间上输送快速响应电力，因此具有所需的大约10分贝的间隔与这两个不同的电池组兼容。应当理解，如本领域技术人员将理解的，精确值是特定实现中的设计选择的问题。换句话说，DC转换器总是与能量电池组配合并且具有慢响应功率调节器。存在图3所示的混合分流系统的若干应用，包括(但不限于)以下组合：在图4中示出了应用#1的示例。在该示例中，分流混合系统在频率调节模式(“REG模式”)或需求管理模式(“DM模式”)或能量转移模式(“ES模式”)下工作。在REG模式下，分流混合系统根据由远程控制系统(通常是电气系统运营商)提供的“频率调节参考”的命令，将电力专门从电力电池组向电网输送。在DM模式或ES模式下，电力/能量可以同时由电力电池组和能量电池组这二者输送，其中电力电池组通常输送比能量电池组更少的电力，如图4中的图形可以看出的。在电池组之间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率转换和控制系统，包括：电力电池组和能量电池组；DC转换器，连接到所述能量电池组；以及母线，从所述DC转换器接收输出并且直接连接所述电力电池组，使得母线电压有效可变。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.22 AU 20149033231.一种功率转换和控制系统，包括：电力电池组和能量电池组；DC转换器，连接到所述能量电池组；以及母线，从所述DC转换器接收输出并且直接连接所述电力电池组，使得母线电压有效可变。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述母线连接到逆变器以向负载输出。3.根据权利要求2所述的系统，还包括连接到所述逆变器的输出端的变压器。4.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，在所述逆变器和所述DC转换器之间提供在响应时间方面的差异。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述母线经由电网整流器连接到电网，并且所述母线...

【专利技术属性】
技术研发人员：克莱门斯·范泽，布莱恩·麦基翁，
申请(专利权)人：东宾制造有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US