一种储能变流器的离并网检测系统的制作方法

1.本发明涉及检测系统技术领域，具体涉及一种储能变流器的离并网检测系统。


背景技术：

2.储能变流器是直流电池系统与交流电网的电力电子接口装置，除了进行电池充放电管理外还要实现储能系统并网运行、离网孤岛运行功能。为考核储能变流器的并网性能指标，一般需采用可模拟各种电网工作特性的电气设备对变流器进行测试，其中有一种可模拟多种电网特性的电力电子装置即为电网模拟器。电网模拟器需模拟电网的非正常工作情况(如电压跌落、频率偏移，谐波污染等)以考核储能变流器的电网故障穿越能力，以及模拟电网阻抗以考核储能变流器在电网阻抗条件下的自适应控制能力。为考核储能变流器的离网性能指标，一般需采用可模拟各种负荷工作特性的电气设备对变流器进行测试，其中有一种可模拟多种负荷特性的电力电子装置即为电力电子负荷模拟器。电力电子负荷模拟器需模拟线性负载(如纯电阻、阻容、阻感负载)，以及非线性负载以考核储能变流器的离网带载能力。
3.在相关技术中，对于储能变流器的出厂试验装置，需要配备多个满功率电源模拟装置及rlc负载，控制系统复杂，价格昂贵，特别是离网模式下，输出能量通过rlc负载消耗掉，浪费大量电能，为此，我们提出一种储能变流器的离并网检测系统。
4.本背景技术部分中公开的以上信息仅用于理解本发明构思的背景技术，并且因此，它可以包含不构成现有技术的信息。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种储能变流器的离并网检测系统以满足市场的需求。
6.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种储能变流器的离并网检测系统，所述系统包括降压变压器、不间断模拟电源、并网变流单元、储能变流器和模拟变流单元，其中，
7.所述降压变压器的左侧与国家电网电性连接，所述降压变压器的右侧电性连接有不间断模拟电源，所述不间断模拟电源的右侧电性连接有并网变流单元；
8.所述并网变流单元包括整流模块和lcl滤波器，所述整流模块的交流侧通过lcl滤波器与不间断模拟电源电性连接，直流侧与所述模拟变流单元的直流侧相连，所述模拟变流单元的交流侧与被测储能变流器电性连接；
9.其中，所述模拟变流单元包括三相逆变单元，各相逆变单元均包括主逆变模块、辅逆变模块、第一隔离变压器和第二隔离变压器；
10.所述各相逆变单元中主逆变模块和辅逆变模块的直流侧分别与所述整流模块的直流侧并联；所述主逆变模块的交流侧与第一隔离变压器的原边绕组连接，所述辅逆变模块的交流侧与第二隔离变压器的原边绕组连接；
11.所述第二隔离变压器的副边绕组一侧安装设置交直流变换电源，所述交直流变换电源的交流端可控制的连接在第二隔离变压器的副边绕组一侧；
12.所述交直流变换电源的直流端与储能变流器的直流端电性连接。
13.作为一种优化的技术方案，所述第一隔离变压器中副边绕组的一端与所述第二隔离变压器的副边绕组的一端连接，所述第一隔离变压器中副边绕组的另一端与其余两相所述逆变单元中所述的第一隔离变压器的一端相连；所述第二隔离变压器的副边绕组的另一端与所述储能变流器的一相交流端子连接；
14.所述系统还包括并网变流单元控制器，所述并网变流单元控制器包括：状态反馈极点配置器和依次连接的第一加法器、第一pi控制器、第一乘法器、第二加法器、第一重复控制器、第三加法器和gcc主电路模块。
15.作为一种优化的技术方案，所述gcc主电路模块包括：依次连接的第四加法器、第二pi控制器、第五加法器、第三pi控制器、第六加法器和第四pi控制器，所述第四加法器与第二pi控制器的连接点为所述gcc主电路模块的第一反馈端，所述第三pi控制器与第六加法器之间的连接点为所述gcc主电路模块的第二反馈端，所述第四pi控制器的输出端为所述gcc主电路模块的输出端，所述第四加法器的输入端为所述gcc主电路模块的输入端。
16.作为一种优化的技术方案，所述模拟变流单元还包括第一电感器、第二电感器、第一电容器和第二电容器；
17.所述主逆变模块的交流侧经第一电感器与第一隔离变压器的原边绕组连接；
18.所述辅逆变模块的交流侧经第二电感器与第二隔离变压器的原边绕组连接；
19.所述第一电容器与所述第一隔离变压器的副边绕组并联；
20.所述第二电容器与所述第二隔离变压器的副边绕组并联。
21.作为一种优化的技术方案，切换所述储能变流器工作于整流模式，将所述储能变流器的交流端输入的电压转换为直流电压自所述储能变流器的直流端输出，切换模拟变流单元工作于逆变模式，将所述模拟变流单元的直流端输入电压转换为交流电压自所述模拟变流单元的交流端输出，形成并网充电测试回路。
22.作为一种优化的技术方案，切换所述储能变流器工作于逆变模式，将所述储能变流器的直流端输入的电压转换为直流电压自所述储能变流器的交流端输出，切换模拟变流单元工作于整流模式，将所述模拟变流单元的交流端输入电压转换为交流电压自所述模拟变流单元的直流端输出，形成并网充电测试回路。
23.作为一种优化的技术方案，切换所述储能变流器工作于离网放电模式，将所述储能变流器的直流端输入电压转换为交流电压自所述储能变流器的交流端输出，切换所述模拟变流单元工作于负载运行模式，将所述模拟变流单元的交流端输入的电压转换为直流电压自所述模拟变流单元的直流端输出，形成离网测试循环回路。
24.作为一种优化的技术方案，并离网测试时所述第一隔离变压器、第二隔离变压器和所述储能变流器的设备容量为额定功率。
25.本发明所具有的有益效果是：
26.相比现有技术，使用整流模块和lcl滤波器，可以大大减少电网中的无用谐波的干扰，同时整个系统的部件数量较少，容量较低，测试过程消耗极少的电能，在进行离网检测时采用能量循环的模式，对测试时所需的电量大幅下降。
附图说明
27.图1是本发明提出的一种储能变流器的离并网检测系统的主回路连接示意图。
具体实施方式
28.下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
29.需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
30.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
31.实施例1：
32.本实施例中的一种储能变流器的离并网检测系统，系统包括降压变压器、不间断模拟电源、并网变流单元、储能变流器和模拟变流单元，其中，
33.降压变压器的左侧与国家电网电性连接，降压变压器的右侧电性连接有不间断模拟电源，不间断模拟电源的右侧电性连接有并网变流单元；
34.并网变流单元包括整流模块和lcl滤波器，整流模块的交流侧通过lcl滤波器与不间断模拟电源电性连接，直流侧与模拟变流单元的直流侧相连，模拟变流单元的交流侧与被测储能变流器电性连接；
35.其中，模拟变流单元包括三相逆变单元，各相逆变单元均包括主逆变模块、辅逆变模块、第一隔离变压器和第二隔离变压器；
36.各相逆变单元中主逆变模块和辅逆变模块的直流侧分别与整流模块的直流侧并联；主逆变模块的交流侧与第一隔离变压器的原边绕组连接，辅逆变模块的交流侧与第二隔离变压器的原边绕组连接；
37.第二隔离变压器的副边绕组一侧安装设置交直流变换电源，交直流变换电源的交流端可控制的连接在第二隔离变压器的副边绕组一侧；
38.交直流变换电源的直流端与储能变流器的直流端电性连接。
39.作为一种优化的技术方案，第一隔离变压器中副边绕组的一端与第二隔离变压器的副边绕组的一端连接，第一隔离变压器中副边绕组的另一端与其余两相所述逆变单元中的第一隔离变压器的一端相连；第二隔离变压器的副边绕组的另一端与储能变流器的一相交流端子连接；
40.系统还包括并网变流单元控制器，并网变流单元控制器包括：状态反馈极点配置器和依次连接的第一加法器、第一pi控制器、第一乘法器、第二加法器、第一重复控制器、第
三加法器和gcc主电路模块。
41.作为一种优化的技术方案，gcc主电路模块包括：依次连接的第四加法器、第二pi控制器、第五加法器、第三pi控制器、第六加法器和第四pi控制器，第四加法器与第二pi控制器的连接点为gcc主电路模块的第一反馈端，第三pi控制器与第六加法器之间的连接点为gcc主电路模块的第二反馈端，第四pi控制器的输出端为gcc主电路模块的输出端，第四加法器的输入端为gcc主电路模块的输入端。
42.作为一种优化的技术方案，模拟变流单元还包括第一电感器、第二电感器、第一电容器和第二电容器；
43.主逆变模块的交流侧经第一电感器与第一隔离变压器的原边绕组连接；
44.辅逆变模块的交流侧经第二电感器与第二隔离变压器的原边绕组连接；
45.第一电容器与第一隔离变压器的副边绕组并联；
46.第二电容器与第二隔离变压器的副边绕组并联。
47.需要说明的是，当电网正常运行时，储能变流器主要工作在并网模式。在并网模式下，储能变流器需要实现储能介质与电网之间能量的相互转换。因此，并网控制的优劣决定着储能系统乃至整个电网能否稳定运行。由于并网模式下储能变流器逆变侧的交流电压已被电网箝位，因此储能变流器的并网控制常常采用的是电流控制策略。
48.在本实施例中，使用整流模块和lcl滤波器，可以大大减少电网中的无用谐波的干扰，通过使用储能变流器、降压变压器、模拟变流单元及并网变流单元，通过变更储能变流器工作模式，使其满足直流源、交流源、rlc负载三种功能，通过能量循环流动方式，实现并离网模式下的全功率出厂测试，与现有技术相比，构成设备数量减少，容量下降，测试过程消耗极少电能。
49.实施例2：
50.在本实施例中，切换储能变流器工作于整流模式，将储能变流器的交流端输入的电压转换为直流电压自储能变流器的直流端输出，切换模拟变流单元工作于逆变模式，将模拟变流单元的直流端输入电压转换为交流电压自模拟变流单元的交流端输出，形成并网充电测试回路。
51.在本实施例的另一个使用场景中，切换储能变流器工作于逆变模式，将储能变流器的直流端输入的电压转换为直流电压自储能变流器的交流端输出，切换模拟变流单元工作于整流模式，将模拟变流单元的交流端输入电压转换为交流电压自模拟变流单元的直流端输出，形成并网充电测试回路。
52.在进行离网检测时，切换储能变流器工作于离网放电模式，将储能变流器的直流端输入电压转换为交流电压自储能变流器的交流端输出，切换模拟变流单元工作于负载运行模式，将模拟变流单元的交流端输入的电压转换为直流电压自模拟变流单元的直流端输出，形成离网测试循环回路，具体的，当电网出现严重故障或长时间无电的情况下，为了保证给重要负荷供电，储能变流器需要工作在离网模式。在离网模式下，储能变流器需要调节输出电压的幅值、频率和相位，使其满足用电设备的要求。
53.在本实施例中，并离网测试时第一隔离变压器、第二隔离变压器和储能变流器的设备容量为额定功率，测试过程消耗极少电能，系统成本大幅下降，特别是离网模式下也采用能量循环方式，测试所需电能大幅下降。
54.上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能依次来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。