电池接入电路、风电系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及风力发电技术的领域，尤其涉及一种电池接入电路、风电系统及其控制方法。所述电池接入电路包括至少两个开关模块和控制模块，所述开关模块包括单向导通单元和二极管，所述二极管的正极、负极分别连接于所述单向导通单元的两极，至少两个所述开关模块的单向导通单元串联且导通方向相反；所述控制模块电连接于所述单向导通单元，所述控制模块用于在电力系统的电压波动时控制所述单向导通单元断开，或，所述控制模块用于在所述储能电池的电流超过设定值时控制所述单向导通单元断开。本发明专利技术能够实现储能电池直接接入电路，降低成本，同时避免电压波动对储能电池造成冲击。击。击。

【技术实现步骤摘要】
电池接入电路、风电系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及风力发电技术的领域，尤其涉及一种电池接入电路、风电系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]风电是常见的清洁能源，其具有可再生、无污染的优点，因而风电成为解决能源问题的突破口，风电装机量正逐年提升。但目前的风电依然存在许多缺点，其功率波动性、间歇性的特征较为明显，为应对风电的波动性，通常会在电路系统中接入储能电池。
[0003]现有一种在变流器直流母线处接入直流储能的系统，其在风电变流器的网侧变流器和机侧变流器之间的直流母线处接入储能单元，该储能单元包括直流转换装置(一般为DC/DC模块，即直流变压模块)和储能电池。该系统工作时直流转换装置调节电池输入电压，实现电池的充放电控制。由于存在直流转换装置，提高了风电与储能一体变流器的成本，而且直流转换装置会产生工作损耗，降低了储能效率。而使用电池直接接入风电变流器直流母线的方案，在使用电池直接接入风电变流器直流母线时，因变流器工作在高低穿等复杂工况下产生直流母线电压波动，而直流母线电压波动超过一定范围会造成接入的电池受到功率冲击。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中使用储能电池直接接入电力系统时，储能电池容易受到电压波动带来的功率冲击以及电流过大影响电池性能的缺陷，提供一种电池接入电路、风电系统及其控制方法。
[0005]本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
[0006]根据本专利技术的第一方面，提供一种电池接入电路，该电池接入电路用于将储能电池接入电力系统，所述电池接入电路包括至少两个开关模块和控制模块，所述开关模块包括单向导通单元和二极管，所述二极管的正极、负极分别连接于所述单向导通单元的两极，至少两个所述开关模块的单向导通单元串联且导通方向相反；所述控制模块电连接于所述单向导通单元，所述控制模块用于在所述电力系统的电压波动时控制所述单向导通单元断开，或，所述控制模块用于在所述储能电池的电流超过设定值时控制所述单向导通单元断开。
[0007]在本方案中，储能电池通过该电池接入电路接入电力系统，电池接入电路包括至少两个开关模块，开关模块包括单向导通单元和二极管，至少两个开关模块的单向导通单元串联且导通方向相反；从而在储能电池蓄电时，电力系统的电流流经其中一个开关模块的单向导通单元和另一个开关模块的二极管从而流入储能电池中；在储能电池放电时，储能电池的电流流经其中一个开关模块的单向导通单元和另一个开关模块的二极管从而流入电力系统中，由此实现储能电池的充放电；在电力系统出现电压波动或储能电池的电流过大时，控制模块控制两个单向导通单元断开，由于两个开关模块的二极管均反向并联于
其所在的开关模块的单向导通单元，因此两个二极管的导通方向相反，从而电流无法流过电池接入电路，实现储能电池与电力系统的断开，避免电压波动或储能电池的电流过大造成储能电池及相关元器件损毁。由此，在无需设置直流变压模块的情况下，通过该电池接入电路能够实现储能电池直接接入电力系统，进而降低电力系统的成本和储能电路工作损耗。
[0008]较佳地，所述电池接入电路还包括电感，所述电感电连接于所述开关模块。
[0009]在本方案中，电池接入电路通过电感对电路进行保护，电感用于限制电力系统短时波动造成的储能电池电流冲击，减小电池接入电路的电流波动。
[0010]较佳地，所述开关模块还包括旁路模组，所述旁路模组并联于所述单向导通单元的两极；所述旁路模组包括旁路二极管和旁路电容器；沿所述旁路二极管的导通方向，所述旁路二极管和所述旁路电容器依次串联，所述旁路二极管的导通方向与并联于所述旁路模组的所述单向导通单元的导通方向相同。
[0011]在本方案中，旁路模组并联于单向导通单元，以保护单向导通单元。当单向导通单元突然关断时，电感储存的电能释放，电荷流过旁路二极管和旁路电容器，避免电感的电流变化过大造成电感的感应电压过大进而烧坏电路元件。
[0012]较佳地，所述旁路模组还包括电阻器，所述电阻器并联于所述旁路二极管，且所述电阻器串联于所述旁路电容器。
[0013]在本方案中，旁路模组还包括电阻器，电阻器并联于旁路二极管并串联于旁路电容器，电阻器释放旁路电容器上的电荷，稳定旁路电容器的电压。
[0014]较佳地，所述单向导通单元为绝缘栅双极型晶体管或绝缘栅型场效应管，所述二极管的正极和负极分别连接于所述单向导通单元的源极和漏极，所述控制模块电连接于所述单向导通单元的栅极。
[0015]在本方案中，单向导通单元选用绝缘栅双极型晶体管或绝缘栅型场效应管，可方便通过控制模块对单向导通单元进行控制，以便对整个电池接入电路进行导通或断开。
[0016]根据本专利技术的第二方面，提供一种风电系统，其包括风电变流器，所述风电变流器包括机侧变流器、网侧变流器和连接于所述机侧变流器和所述网侧变流器之间的直流母线，所述风电系统还包括如上所述的电池接入电路和储能电池，所述电池接入电路电连接于所述直流母线和所述储能电池之间。
[0017]在本方案中，通过该电池接入电路将储能电池接入风电变流器，该储能电池无需设置直流转换装置而直接接入直流母线，降低了成本，减少了直流转换装置产生工作损耗，提升了储能效率；同时该储能电池通过电池接入电路进行保护，减少因直流母线电压波动对电池造成功率冲击和储能电池的电流过大对直流母线及电路系统的影响。
[0018]较佳地，所述电池接入电路的一端电连接于所述直流母线的正电压处，所述电池接入电路的另一端电连接于所述储能电池的正极，所述储能电池的负极电连接于所述直流母线的负电压处。
[0019]在本方案中，通过仅在储能电池的正极与直流母线的正电压处之间连接该电池接入电路，实现储能电池直接接入直流母线，其连接简单，操作方便，安装效率高。
[0020]根据本专利技术的第三方面，提供一种风电系统的控制方法，应用于如上所述的风电系统，所述控制方法包括如下步骤：
[0021]导通所有所述单向导通单元前，控制所述直流母线电压值与储能电池的两端电压相等时；
[0022]在所述风电变流器处于电压波动工况，或，所述电池接入电路或所述储能电池的电流超过设定值时，断开所有所述单向导通单元。
[0023]在本方案中，在直流母线的电压值与储能电池两端的电压相等时导通单向导通单元，导通储能电池和直流母线，避免直流母线和储能电池两端的压差影响储能电池；当风电变流器的电压出现波动时或电池接入电路/储能电池的电流超过设定值时，控制所有单向导通单元断开，减小电压波动对储能电池的冲击或减小储能电池电流过大对储能电池即电路中的元件的影响。
[0024]较佳地，在断开所述单向导通单元之前，控制所述直流母线与所述储能电池之间的电流小于预设限值。
[0025]在本方案中，断开单向导通单元之前，控制直流母线与储能电池之间的电流小于预设限值，再断开单向导通单元，有利于保护电力系统的安全。
[0026]较佳地，所述控制方法还本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池接入电路，用于将储能电池接入电力系统，其特征在于，所述电池接入电路包括至少两个开关模块和控制模块，所述开关模块包括单向导通单元和二极管，所述二极管的正极、负极分别连接于所述单向导通单元的两极，至少两个所述开关模块的单向导通单元串联且导通方向相反；所述控制模块电连接于所述单向导通单元，所述控制模块用于在所述电力系统的电压波动满足预设条件时，控制所述单向导通单元断开，或，所述控制模块用于在所述储能电池的电流超过设定值时控制所述单向导通单元断开。2.如权利要求1所述的电池接入电路，其特征在于，所述电池接入电路还包括电感，所述电感电连接于所述开关模块。3.如权利要求2所述的电池接入电路，其特征在于，所述开关模块还包括旁路模组，所述旁路模组并联于所述单向导通单元的两极；所述旁路模组包括旁路二极管和旁路电容器；沿所述旁路二极管的导通方向，所述旁路二极管和所述旁路电容器依次串联，所述旁路二极管的导通方向与并联于所述旁路模组的所述单向导通单元的导通方向相同。4.如权利要求3所述的电池接入电路，其特征在于，所述旁路模组还包括电阻器，所述电阻器并联于所述旁路二极管，且所述电阻器串联于所述旁路电容器。5.如权利要求2所述的电池接入电路，其特征在于，所述单向导通单元为绝缘栅双极型晶体管或绝缘栅型场效应管，所述二极管的正极和负极分别连接于所述单向导通单元的源极和漏极，所述控制模块电连接于所述单向导通单元的栅极。6.一种风电系统，包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：李开旭，刘嘉明，吴立建，李锋，杨帅，王思奇，赵丹丹，
申请(专利权)人：上海电气风电集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：