基于电池重组的可展延式三相交流系统及其控制方法技术方案

一种基于电池重组的可展延式三相交流系统与方法。系统包括可重组电池阵列，可连接至负载或与电网进行并网，并具有多个电池阵列模块。可重组电池阵列执行对负载或电网放电，或使负载或电网对可重组电池阵列充电。可重组电池阵列包括执行操作模式的其中一个：由多个电池阵列模块的输出分别产生一相应的单相交流电压；由多个电池阵列模块中选择三个，以产生相应的三相交流电压；及从多个电池阵列模块中以产生多个三相交流电压，并将多个三相交流电压并联，以进行功率展延。

【技术实现步骤摘要】
基于电池重组的可展延式三相交流系统及其控制方法
本专利技术是有关于一种电池重组技术，且特别是有关于一种基于电池重组的可展延式三相交流系统。
技术介绍
因应全球面临气候变迁与节能减碳的趋势需求，加上未来原油及其他传统能源将逐渐短缺，再生能源的发展显现其重要性与迫切性。为解决缺电危机，储电系统日趋重要，其中电池为最广泛的储能元件，甚至在30年后之比重将有可能超越石油与燃煤，成为全球主要的储电能源。近年来已将储能系统视为重要政策并积极发展。储电为新成形的产业，近年在各国政府策略性地推广下，加上再生能源在许多国家已达饱和造成电力系统的问题，使得储电系统的需求逐渐萌芽。在电力系统中，无论发电、输电、配电、及用电端，都有做储电的需求，在离峰时间可以将能量储存下来，当需要用电时，再将电通过电网传送到各个家庭。现今新兴的技术是如何通过储能/储电系统将电力再送至电网，这将慢慢成为电力电子产业新兴的议题。此技术将可广泛地应用在储电系统中。现阶段，再生能源系统多专注于电池及模块的效率与价钱。但随着系统普及与成熟，再生能源系统已达瓶颈，为持续改善电源管理的效能及实用性，电池模块后的转能变流器设计扮演重要角色。因此，若将整体系统设计上能进行更完整考虑，此系统也可以应用在电动车充换电系统，并且对于车用汰役电池，做最妥善的处理。此外，由于绿能环保的议题日趋重要，储能电厂及电动车、电动机车的产业持续蓬勃发展。然而这两者对电池的需求数量是相当大的。锂电池为现今广泛被使用的产品，它的优点会驱使锂电池未来全面取代现今的铅酸电池。随着云端运算运用及网络储存装置的普及，为提升续航力也纷纷采用电池重组系统，组成能源阵列的电池模块。电池重组系统的高额输出电压就需要加入更新颖、更繁复的控制策略。因此，电池重组系统必须需要电池管理系统和一个转能系统，搭配电池切换模块(使用(EnableMode)模块或不使用(BypassMode)模块)，维持系统最佳化应用状态，才能发挥最大能源效益。
技术实现思路
基于上述，根据一实施方式，本专利技术提供一种基于电池重组的可展延式三相交流系统，包括可重组电池阵列，其可连接至负载或与电网进行并网，可重组电池阵列具有多个电池阵列模块。可重组电池阵列执行对负载或电网进行放电，或使负载或电网对所述可重组电池阵列进行充电。可重组电池阵列包括执行操作模式的其中一个：由多个电池阵列模块的输出分别产生一相应的单相交流电压；由多个电池阵列模块中选择三个，以产生相应的三相交流电压；及从多个电池阵列模块中以产生多个三相交流电压，并将所述多个三相交流电压并联，以进行功率展延。根据一实施方式，产生所述单相交流电压包括：交流合成直接对应使用端不同的交流电压，对所述多个电池阵列模块的每一个，进行电池组态控制，以产生多阶直流电压；将所述多阶直流电压与补偿后的电流命令叠加，以产生全波直流信号；以及通过极性变换器，将所述全波直流信号变换成所述单相交流电压，此电压是可改变的(scalable)，对应到不同的交流电压，并且可做到双向充放电(bi-direction)。根据一实施方式，当所述可重组电池阵列为离网型，产生所述三相交流电压还包括：从选出的所述三个电池阵列模块产生的相应的三个单相交流电压中，选择其中一个作为主单相交流电压，其余两个作为从单相交流电压；以所述主单相交流电压的相位为基准，使两个所述从单相交流电压的相位分别领先与落后所述主单相交流电压的相位，以产生独立运行的三相交流电压；以及将所述三相交流电压提供给所述负载，或并入所述电网。根据一实施方式，当所述可重组电池阵列为并网型，产生所述三相交流电压还包括：从选出的所述三个电池阵列模块产生的相应的三个单相交流电压中，作为三个从单相交流电压；分别相对于所述电网的三相位去做同步，将三个所述单相交流电压并入所述电网。根据一实施方式，所述多个电池阵列模块分别还包括：多个电池模块；电流模式开关转换器，连接所述多个电池模块的一端，并接收电流命令，控制所述电池阵列模块进行所述充电或所述放电；以及电池组态控制部，与所述多个电池模块连接，用以依据所需的电压输出，设定所述多个电池模块的每一个为使用或不使用。根据一实施方式，所述多个电池模块经设置以串并联形成所述电池阵列模块。根据一实施方式，所述多个电池阵列模块的每一个包括多个电池模块，所述多个电池模块分别为汰役电池。根据一实施方式，所述多个电池模块的每一个的规格为相同或相异。根据一实施方式，所述可重组电池阵列依所需，直接输出直流电压。根据本专利技术另一实施方式，提供一种基于电池重组的可展延式三相交流系统的控制方法。此基于电池重组的可展延式三相交流系统包括可重组电池阵列，其可连接至负载或与电网进行并网，所述可重组电池阵列具有多个电池阵列模块。所述控制方法包括：所述可重组电池阵列执行对所述负载或所述电网进行放电，或使所述负载或所述电网对所述可重组电池阵列进行充电。所述可重组电池阵列包括执行操作模式的其中一个：由所述多个电池阵列模块的输出分别产生一相应的单相交流电压；由所述多个电池阵列模块中选择三个，以产生相应的三相交流电压；及从所述多个电池阵列模块中以产生多个三相交流电压，并将所述多个三相交流电压并联，以进行功率展延。根据一实施方式，产生所述单相交流电压包括：对所述多个电池阵列模块的每一个，进行电池组态控制，以产生多阶直流电压；将所述多阶直流电压与补偿电流命令所产生的输出信号做叠加，以产生全波直流信号；以及将所述全波直流信号进行极性变换成所述单相交流电压。根据一实施方式，当所述可重组电池阵列为离网型，产生所述三相交流电压还包括：从选出的所述三个电池阵列模块产生的相应的三个单相交流电压中，选择其中一个作为主单相交流电压，其余两个作为从单相交流电压；以所述主单相交流电压的相位为基准，使两个所述从单相交流电压的相位分别领先与落后所述主单相交流电压的相位，以产生独立运行的三相交流电压；以及将所述三相交流电压提供给所述负载，或并入所述电网。根据一实施方式，当所述可重组电池阵列为并网型，产生所述三相交流电压还包括：从选出的所述三个电池阵列模块产生的相应的三个单相交流电压中，作为三个从单相交流电压；分别相对于所述电网的三相位去做同步，将三个所述单相交流电压并入所述电网。根据一实施方式，所述可重组电池阵列基于电流命令，执行所述放电或所述充电。根据一实施方式，所述多个电池阵列模块的每一个包括多个电池模块，所述多个电池模块分别为汰役电池。根据一实施方式，所述多个电池模块的每一个的规格可相同或相异。根据一实施方式，所述可重组电池阵列依所需，直接输出直流电压。根据一实施方式，所述多个电池模块经设置以串并联形成所述电池阵列模块。基于上述，本专利技术的电池模块是使用可重组电池单元，兼容任何现有的电池模块，可直接合成所需要的电压、电流、甚至单相交流电、三相交流电，可并网运作，进行功率延展，适合大电压、大电流的高功率应用。本专利技术直接合成交流信号，较有效地提升转换效率，并且由小到大阶层式的架构，减少元本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电池重组的可展延式三相交流系统，包括：/n可重组电池阵列，可连接至负载或与电网进行并网，所述可重组电池阵列具有多个电池阵列模块，/n其中所述可重组电池阵列执行对所述负载或所述电网进行放电，或使所述负载或所述电网对所述可重组电池阵列进行充电，/n其中所述可重组电池阵列包括执行操作模式的其中一个：/n由所述多个电池阵列模块的输出分别产生一相应的单相交流电压，/n由所述多个电池阵列模块中选择三个，以产生相应的三相交流电压，及/n从所述多个电池阵列模块中以产生多个三相交流电压，并将所述多个三相交流电压并联，以进行功率展延。/n

【技术特征摘要】
20191029 TW 1081390991.一种基于电池重组的可展延式三相交流系统，包括：
可重组电池阵列，可连接至负载或与电网进行并网，所述可重组电池阵列具有多个电池阵列模块，
其中所述可重组电池阵列执行对所述负载或所述电网进行放电，或使所述负载或所述电网对所述可重组电池阵列进行充电，
其中所述可重组电池阵列包括执行操作模式的其中一个：
由所述多个电池阵列模块的输出分别产生一相应的单相交流电压，
由所述多个电池阵列模块中选择三个，以产生相应的三相交流电压，及
从所述多个电池阵列模块中以产生多个三相交流电压，并将所述多个三相交流电压并联，以进行功率展延。


2.根据权利要求1所述的基于电池重组的可展延式三相交流系统，其中产生所述单相交流电压包括：
对所述多个电池阵列模块的每一个，进行电池组态控制，以产生多阶直流电压；
将所述多阶直流电压与电流命令所产生的输出信号叠加，以产生全波直流信号；以及
通过极性变换器，将所述全波直流信号变换成所述单相交流电压。


3.根据权利要求1所述的基于电池重组的可展延式三相交流系统，其中当所述可重组电池阵列为离网型，产生所述三相交流电压还包括：
从选出的所述三个电池阵列模块产生的相应的三个单相交流电压中，选择其中一个作为主单相交流电压，其余两个作为从单相交流电压；
以所述主单相交流电压的相位为基准，使两个所述从单相交流电压的相位分别领先与落后所述主单相交流电压的相位，以产生独立运行的三相交流电压；以及
将所述三相交流电压提供给所述负载，或并入所述电网。


4.根据权利要求1所述的基于电池重组的可展延式三相交流系统，其中当所述可重组电池阵列为并网型，产生所述三相交流电压还包括：
从选出的所述三个电池阵列模块产生的相应的三个单相交流电压中，作为三个从单相交流电压；以及
分别相对于所述电网的三相位进行同步，将三个所述单相交流电压并入所述电网。


5.根据权利要求1所述的基于电池重组的可展延式三相交流系统，其中所述多个电池阵列模块分别还包括：
多个电池模块；
电流模式开关转换器，连接所述多个电池模块的一端，并接收电流命令，控制所述电池阵列模块进行所述充电或所述放电；以及
电池组态控制部，与所述多个电池模块连接，用以依据所需的电压输出，设定所述多个电池模块的每一个为使用或不使用。


6.根据权利要求5所述的基于电池重组的可展延式三相交流系统，其中所述多个电池模块经设置以串并联形成所述电池阵列模块。


7.根据权利要求1所述的基于电池重组的可展延式三相交流系统，其中所述多个电池阵列模块的每一个包括多个电池模块，所述多个电池模块分别为汰役电池。


8.根据权利要求7所述的基于电池重组的可展延式三相交流系统，其中所述多个电池模块的每一个的规格为相同或相异。


9.根据权利要求1所述的基于电池重组的可...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄凯翔，陈建宇，施宏泽，阙志克，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71