储能设备中逆变系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开储能设备中逆变系统及控制方法，应用于储能领域或系统控制领域；解决的技术问题是储能设备中逆变系统储能设备的储能逆变控制下的储能问题，采用的技术方案是一种储能设备中逆变系统，包括储能设备监控器、电池管理单元、储能电池、斩波器、逆变器和控制器。一种储能设备中逆变系统及控制方法，包括：（S1）控制器检测逆变器电能信号的脉冲宽度，计算控制器内部参考电流波形信号和逆变器输出电能信号之间的误差；（S2）根据监测结果确定直流电能是位于逆变器输出电能特性曲线上最大功率点的开路电压侧还是短路电流侧；（S3）控制逆变器输出使逆变器直流电能工作点遵循最大功率点，本发明专利技术大大提高了储能设备的储能效率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
储能设备中逆变系统及控制方法


[0001]本专利技术涉及储能领域或系统控制领域，且更确切地涉及储能设备中逆变系统及控制方法。

技术介绍

[0002]在由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等组成的微电网中，储能设备中逆变系统作为储能装置之一是微电网是必不可少的组成部分。储能设备中逆变系统由双向逆变器与电池组构成储能系统，能有效调控电力资源，平衡昼夜及不同季节的用电差异，保障电网安全，是可再生能源应用的重要前提和实现电网互动化管理的重要手段。储能设备中逆变系统适用于各种需要动态储能的应用场合，在电能富裕的时候将电网的交流电变换成直流电存储在电池组中实现电能储能，电能不富裕的时候将电池组中存储的电能逆变为交流电后向电网输出进行补偿。
[0003]传统的储能逆变器仅具有单种能源类型储能功能，没有多种能源类型储能均衡的进阶功能，即无法根据风电能、光热能和微电能的多种能源储能之间的运行情况调整储能逆变器的逆变策略，通常需要额外安装其他设备来实现上述进阶功能，存在设备冗余的缺点。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术公开储能设备中逆变系统及控制方法，能够进行多种能源储能之间的储能均衡，调整储能设备中逆变系统的逆变策略。
[0005]为了实现上述技术效果，本专利技术采用以下技术方案：一种储能设备中逆变系统，其特征在于：所述储能设备中逆变系统包括：储能设备监控器；用于实时监测储能电池储能运行状态；所述储能设备监控器采用W77E58单片机作为微控制器进行控制储能电池的监控，储能设备监控器通过SCADA技术采集储能电池的运行状态信息，利用GPRS无线网络通信技术与Internet网络通信技术在储能电池工业监控场合进行远程监控；电池管理单元；用于计算与自适应调节储能电池储能状态；所述电池管理单元采用NEA策略对储能电池进行自适应调节，步骤包括：步骤1：电池管理单元根据储能设备中逆变系统的需求制定出相应的储能NEA策略，储能电池内能源函数为：(1)公式(1)中，F表示储能电池内能源函数，i表示储能能源信息序号，n表示储能能源信息总数，v表示算法控制能源的均衡速度，π1、π2、π3分别表示风电能、光热能和微电能的能源录入参数，C
ge
、C
gc
、C
gp
分别表示风电能、光热能和微电能能源函数式；步骤2：根据模型中录入能源的参数进行NEA策略自适应调节，调节函数表示为：
(2)公式(2)中，Q
i
(s)表示储能电池内能源的调节函数，s表示储能电池随时间变化的储能状态；经过NEA策略自适应调节之后储能电池中的能源保持稳定，此时设定的能源储存指标为：(3)公式(3)中，P
m
表示设定的能源储存指标，P
v
表示储能电池能源输入指标，P
w
表示储能功率指标，t表示经过NEA策略自适应调节时间，
△
t表示NEA策略自适应调节前后的时间差；步骤3：对于经过自适应调节达到均衡的储能设备中逆变系统，若进行能源供应需保证供应的最优化：(4)公式(4)中，a表示NEA策略下最优能源供应函数，
△
a表示均衡状态下的能源供应变化，Q1表示NEA策略下能源供应的有效率，q0表示初始能源输出量，ε表示NEA策略指标系数，s表示储能电池随时间变化的储能状态，a
rand
表示非均衡状态下的能源供应函数；步骤4：对制定的最优能源供应NEA策略进行分析，通过对比不同状态下有效率差确定制定NEA策略函数的优越性，即：(5)公式(5)中，
△
Q表示能源有效供应差值，Q2表示未达均衡状态的能源供应有效率，3表示风电能、光热能和微电能三种能源类型，σ表示储能电池允许的最大能源供应差阈值；通过公式（1）~（5）电池管理单元使得储能电池内保持能源均衡；储能电池；用于储存能源；所述储能电池能够储存风电能、光热能和微电能能源；斩波器；用于将电压值固定的直流电转换为电压值可变的直流电；所述斩波器是双向斩波器，包括功率开关，用于储能电池的充电和放电，使得在放电方向上使用的双向斩波器的功率开关具有最大允许值与充电方向中使用的功率开关不同的电流；逆变器；用于将交流电能转变成定频定压或调频调压直流电能；所述逆变器包括三个功率开关，逆变器将储能电池与直流母线接通，逆变器驱动交流网络释放的电能输送到直流母线中去，直流母线中的电能流经斩波器到达储能电池中；控制器；用于控制逆变器的直流检测与脉宽调制；所述控制器检测参考电流波形信号和逆变器输出电流信号之间的误差；其中储能设备监控器与电池管理单元连接，储能电池耦合在电池管理单元上，电池管理单元与斩波器双向连接，交流网络输入交流电能经过逆变器调制后到达斩波器，斩波器经过电池管理单元到达储能电池进行能源存储。
[0006]作为本专利技术的进一步技术方案，储能电池包括第一储能电池和第二储能电池；所
述储能电池可通过第一储能电池和第二储能电池同时进行电能的充电过程与放电过程。
[0007]作为本专利技术的进一步技术方案，斩波器包括第一斩波器和第二斩波器；所述第一斩波器和第二斩波器分别对应着第一储能电池和第二储能电池，以及充电过程与放电过程。
[0008]作为本专利技术的进一步技术方案，斩波器包括两个功率开关，第一个功率开关为绝缘栅极双极晶体管型号，第二个功率开关为双极型的功率晶体管型号；逆变器包括三个功率开关，三个功率开关采用金氧半场效晶体管型号。
[0009]作为本专利技术的进一步技术方案，斩波器还包括升压转换级，升压转换级对应着斩波器的升压模式，升压模式下斩波器N1节点处开关闭合，电能流过二极管D和功率开关K汇聚节点N4，之后流过电感L到达储能电池中。
[0010]作为本专利技术的进一步技术方案，斩波器还包括降压转换级，升压转换级对应着斩波器的降压模式，降压模式下斩波器N1节点处开关闭合，电能流过功率开关K和二极管D汇聚节点N3，之后流过电感L到达储能电池中。
[0011]作为本专利技术的进一步技术方案，控制器包括：直流检测；用于检测储能设备中逆变系统的直流母线电能状态；所述直流检测采用直接式检测法，通过控制器内放大电路将电能信号放大，再通过A/D转换电路将其转化为数字信号；脉宽调制控制；用于调制逆变器电压与频率；所述脉宽调制控制利用控制器的数字输出对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要的电压与频率波形；工作电源；用于向控制器供电；所述工作电源为MS
‑
100
‑
5型号直流电源，能够像控制器提供5V电压；SPI总线通信接口；用于控制器外接通信信号输入或者输出；其中直流检测、脉宽调制控制、工作电源和SPI总线通信接口耦合在控制器上。
[0012]作为本专利技术的进一步技术方案，一种储能设备中逆变系统及控制方法，步骤包括：（S1）控制器检测逆变器脉冲序列电能信号的脉冲宽度，计算控制器内部参考电流波形信号和逆变器输出电能信号之间的误差；（S2）根据监测结果确定直流电能是位于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种储能设备中逆变系统，其特征在于：所述储能设备中逆变系统包括：储能设备监控器；用于实时监测储能电池储能运行状态；所述储能设备监控器采用W77E58单片机作为微控制器进行控制储能电池的监控，储能设备监控器通过SCADA技术采集储能电池的运行状态信息，利用GPRS无线网络通信技术与Internet网络通信技术在储能电池工业监控场合进行远程监控；电池管理单元；用于计算与自适应调节储能电池储能状态；所述电池管理单元采用NEA策略对储能电池进行自适应调节，步骤包括：步骤1：电池管理单元根据储能设备中逆变系统的需求制定出相应的储能NEA策略，储能电池内能源函数为：(1)公式(1)中，F表示储能电池内能源函数，i表示储能能源信息序号，n表示储能能源信息总数，v表示算法控制能源的均衡速度，π1、π2、π3分别表示风电能、光热能和微电能的能源录入参数，C
ge
、C
gc
、C
gp
分别表示风电能、光热能和微电能能源函数式；步骤2：根据模型中录入能源的参数进行NEA策略自适应调节，调节函数表示为：(2)公式(2)中，Q
i
(s)表示储能电池内能源的调节函数，s表示储能电池随时间变化的储能状态；经过NEA策略自适应调节之后储能电池中的能源保持稳定，此时设定的能源储存指标为：(3)公式(3)中，P
m
表示设定的能源储存指标，P
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表示储能电池能源输入指标，P
w
表示储能功率指标，t表示经过NEA策略自适应调节时间，
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t表示NEA策略自适应调节前后的时间差；步骤3：对于经过自适应调节达到均衡的储能设备中逆变系统，若进行能源供应需保证供应的最优化：(4)公式(4)中，a表示NEA策略下最优能源供应函数，
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a表示均衡状态下的能源供应变化，Q1表示NEA策略下能源供应的有效率，q0表示初始能源输出量，ε表示NEA策略指标系数，s表示储能电池随时间变化的储能状态，a
rand
表示非均衡状态下的能源供应函数；步骤4：对制定的最优能源供应NEA策略进行分析，通过对比不同状态下有效率差确定制定NEA策略函数的优越性，即：(5)公式(5)中，
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Q表示能源有效供应差值，Q2表示未达均衡状态的能源供应有效率，3表示
风电能、光热能和微电能三种能源类型，σ表示储能电池允许的最大能源供应差阈值；通过公式（1）~（5）电池管理单元使得储能电池内保持能源均衡；储能电池；用于储存能源；所述储能电池能够储存风电能、光热能和微电能能源；斩波器；用于将电压值固定的直流电转换为电压值可变的直流电；所述斩波器是双向斩波器，双向斩波器包括功率开关，用于储能电池的充电和放电，使得在放电方向上使用的双向斩波器的功率开关具有最大允许值与充电方向中使用的功率开关不同的电流；逆变器；用于将直流电能转变成定频定压或调频调压交流电能；所述逆变器包括三个功率开关，逆变器将储能电池与直流母线接通，逆变器驱动交流网络释放的电能输送到直流母线中去，直...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫翔学，兰金秋，陆华峰，
申请(专利权)人：深圳戴普森新能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：