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干货|PCS储能变流器原理选型

北极星储能网  来源:新浪网    2018/9/10 15:51:52  我要投稿  

北极星储能网讯: 1.1 储能变流器的定义

电池储能作为大规模储能系统的重要形式之一,具有调峰、填谷、调频、调相、事故备用等多种用途。与常规电源相比,大规模储能电站能够适应负荷的快速变化,对提高电力系统安全稳定运行水平、电网供电质量和可靠性起到了重要作用,同时还可以优化电源结构,实现绿色环保,达到电力系统的总体节能降耗,提高总体的经济效益。

储能变流器(Power Conversion  System,简称PCS)电化学储能系统中,连接于电池系统与电网(和/或负荷)之间的实现电能双向转换的装置,可控制蓄电池的充电和放电过程,进行交直流的变换,在无电网情况下可以直接为交流负荷供电。

PCS 由 DC/AC 双向变流器、控制单元等构成。PCS  控制器通过通讯接收后台控制指令,根据功率指令的符号及大小控制变流器对电池进行充电或放电,实现对电网有功功率及无功功率的调节。 同时PCS  可通过CAN接口与BMS通讯、干接点传输等方式,获取电池组状态信息,可实现对电池的保护性充放电,确保电池运行安全。

1.2 执行标准

《储能变流器检测技术规程》

《电池储能系统储能变流器技术规范》

GB/T 14549 电能质量 公用电网谐波

GB/T 15543 电能质量 三相电压不平衡

GB/T 15945 电能质量 电力系统频率偏差

GB/T 12325 电能质量 供电电压偏差

1.3 产品介绍

1.3.1 工作原理

储能双向变流器(PCS)是交/直流侧可控的四象限运行的变流装置,实现对电能的交直流双向转换。PCS可以实现电池储能系统直流电池与交流电网之间的双向能量传递,通过控制策略实现对电池系统的充放电管理、对网侧负荷功率的跟踪、对电池储能系统充放电功率的控制、对离网运行方式下网侧电压的控制等。


图2:储能变流器系统拓扑

1.3.2 功能特点

储能变流器的主要功能是并网条件下,储能系统根据微网监控指令进行恒功率或恒流控制,给电池充电或放电,同时平滑风电、太阳能等波动性电源的输出;微网条件下,储能系统作为主电源提供微网的电压和频率支撑(V/F控制),微网中负荷以此电压和频率为基准工作。PCS采用双闭环控制和SPWM脉冲调制方法,能够精确快速地调节输出电压、频率、有功和无功功率。


图3:储能变流器外观示意图

1.3.3 基本控制功能

并网恒功率充、放电控制

并网恒压限流充电

离网 V/F 控制

无功调节控制

并网-离网平滑切换控制

防孤岛保护功能及孤岛检测进行模式切换功能故障穿越控制功能

1.3.4 基本保护功能:

电池极性反接保护

直流过压保护

直流过流保护

网侧过/欠压保护

网侧过流保护

网侧过/欠频保护

IGBT 模块过流保护

IGBT 模块过温保护

变压器/电抗器过温保护

防雷保护

非计划性孤岛保护

1.3.5 产品优势

独特的模式切换平滑控制技术,保证并网-离网两种模式相互切换无冲击,确保变流器可靠运行。保证变流器并网时按要求增减有功功率、无功功率;独立运行时稳定负荷电压、频率。

充电、放电一体化设计,实现交流系统和直流系统的能量双向流动;

高效的矢量控制算法,实现有功、无功的解耦控制;

功率因数任意可调,在容量范围内可以全发无功,实现无功补偿;

在MEMS(微网能量管理系统)的调度下,主动参与电网的调峰,有效缓解大电网的压力;

支持并网运行、离网运行;并可以实现并网与离网的平滑无缝切换;

支持微网运行,可为微网提供稳定的电压和频率支撑;

主动式与被动式孤岛检测方法相结合,满足 UL1741 标准;

完善的继电保护功能,有效防止逆变器的异常损坏;

支持多种储能电池,不同的型号仅控制器的软件不同;

提供 CAN 、485,可与电池管理系统(BMS)、上层监控系统进行通讯;

多台PCS可实现多机并联运行;

支持交流侧短时短路运行模式;

支持自同期功能;

高可靠性机柜设计,满足不同运行区域需要;

主功率回路采用高可靠性功率模块;

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