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储能变流器实现蓄电池与电网之间的能量交换

工程师邓生 来源:电力电子威廉希尔官方网站 与应用 作者:赵嘉喜 2022-09-27 09:48 次阅读

储能威廉希尔官方网站 是紧紧牵动着新能源行业发展的,储能具有消除昼夜峰谷差,实现平滑输出、调峰调频和备用容量的作用,满足了新能源发电平稳、安全接入电网的要求,可以有效减少弃风、弃光现象。这是一个典型的分布式储能系统架构:

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在整个储能系统中,功率转换系统(Power ConversionSystem, PCS)是其中的核心部件。PCS 是一种由电力电子变换器件构成的装置,它连接着电池系统和交流电网,是 电池储能系统与外界进行能量交换的关键组成部分。

储能变流器主要功能是实现蓄电池与电网之间的能量交换,对蓄电池进行充放电的控制和管理。在并网系统中,变流器主要运行在电流源(P/Q)模式,实现对电网的削峰填谷、调频调峰、有功储备以及无功支撑。同时,变流器也具备恒压、恒流和恒功率的多种充放电模式。

储能变流系统的主要功能是实现电网和蓄电池之间的电能转换,并对交换过程进行监控和管理。这一系统包括蓄电池、电池管理设备和能量管理设备,通常电站还配有隔离变压器和辅助供电设备。示意图如下

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系统中电池(Bat)侧 1 路输入,输出为三相三线制输出,主功率原理框图如图所示:

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储能变流器支持并网和离网两种运行模式。 在并网运行中,储能变流器交流侧连接电网,直流侧连接蓄电池。与电网调度系统配合,参与电网调压调频,实现对电网负荷的削峰填谷。

根据选择的运行模式,可对蓄电池进行恒压、恒流和恒功率充放电。 在离网运行中,储能变流器直流侧连接蓄电池,系统运行可输出固定频率和有效值的三相交流电压,实现对交流侧负荷的持续供电。

我们先看一下1000/630kW储能变流器

直流侧参数 最大直流功率 (kW) 693kW
直流母线最高电压 (V) 1000V
直流侧最大电流 (A) 1195A
直流电压工作范围 (V) 550 ~ 1000V
满载工作范围 (V) 580 ~ 850V
直流电压纹波系数 (%) <2%
交流参数
(并网)
额定功率 (kW) 630kW
最大输出功率 (kW) 693kW
额定输出电流 957A
最大输出电流 1148A
交流接入方式 三相三线
隔离方式 无隔离
无功范围 (kvar) -630kvar ~ 630kvar
额定电网电压 (V) 380V
额定电网频率 (Hz) 50Hz/60Hz
允许频率偏差(Hz) ±2Hz
电流总谐波畸变率 (%) <3%(额定功率)
功率因数 -1 ~ +1
充放电转换时间 (ms) <30ms


该变流器中,直流侧和交流侧的电流都超过1000A,在这种大电流的系统中,一般会使用电流互感器来检测电流。

另外,在实际使用的储能变流器和光伏逆变器中,大量使用250kW的产品,小容量的光伏逆变器到1kW以下。

这样,在设备中需要检测的电流就会有从5A到1000A不等的测量范围,那么,如何选择一款合适的器件来检测电流就是一个比较关键的问题。

我们可以把电流检测分为几个范围。

1,检测5A到70A的直流或交流电流。

检测5A到50A的直流或交流电一般选用芯片式的霍尔电流传感器,比如

CH701电流传感器IC,是工业、汽车、商业和通信系统中交流或直流电流传感的经济而精确的解决方案。小封装是空间受限应用的理想选择,同时由于减少了电路板面积而节省了成本。

典型应用包括电机控制、负载检测和管理、开关电源和过电流故障保护。

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CH701可以检测到50A峰值的电流。

如果需要检测更大电流,需要更高的隔离电压,可以选择更大电流范围的产品,比如16脚的CH701W系列,电流范围可以到70A,绝缘耐压可以到4800Vrms:

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2,检测50A到200A的直流或交流电流。

可以选用直插型的电流传感器

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CH704 是专为大电流检测应用开发的隔离集成式电流传感芯片。CH704 内置 0.1 mΩ 的初级导体电阻,有效降低芯片发热支持大电流检测:±50A, ±100A, ±150A, ±200A。

其内部集成独特的温度补偿电路以实现芯片在 -40 到150度全温范围内良好的一致性。出厂前芯片已做好灵敏度和静态(零电流)输出电压的校准,在全温度范围内提供 ±2% 的典型准确性。

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3,检测200A到1000A以上的直流或交流电流。

可以选用线性霍尔加磁环的方式,使用可编程的霍尔传感器,能够实现高达1500A的电流检测。

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例如:CHI612 可编程线性霍尔芯片,支持 5V 单电源供电。120 kHz带宽,< 3us 响应时间,0.8 – 24 mV/G 可编程,全温-40到150度范围内可实现 2% 精度。芯片出厂前完成静态(零电流)输出电压的校准。

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总之,使用,对于双向变流器和光伏逆变器,总会有合适的方式来检测电流。如果有这方面的经验或需求,可以相互交流。




审核编辑:刘清

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原文标题:储能双向变流器(PCS)设备中的电流检测

文章出处:【微信号:国产霍尔传感器,微信公众号:国产霍尔传感器】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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