[发明专利]一种储能PCS并联实时均流控制系统

说明书

本发明公开了一种储能PCS并联实时均流控制系统，包括控制系统，所述控制系统包括PCS_1～PCS_n，共n个PCS模块相并联；所述控制系统的通信采用CAN_BUS，且CAN口均连接至同一差分总线上；所述PCS模块的同步信号输入与输出首尾相接，形成闭合链条，为同步链；闭环计算功能将DeSeri打包的Iothers数据分解为各个PCS模块的电流值，与本PCS模块的电流值Ik相加后取平均值得Iaverage，平均电流与本模块电流取差值进行PID计算后得调节电流幅值M，根据M大小以及三相电压的PLL锁相运算所得相位θ值进行电压及相位的下摆计算，得到三相电压的调节值ΔUsubgt;U/V/W/subgt;，并与系统电压前馈值Usubgt;U/V/W/subgt;取和得到三相电压输出参考值Uref，备脉冲发生功能使用。

技术领域

本发明属于储能PCS技术领域，具体涉及一种储能PCS并联实时均流控制系统。

背景技术

储能PCS在新能源发电侧，电网侧和用户侧被广泛应用。近年来随着对PCS整机功率等级以及可维护性、可靠性等技术需求的不断提升，单个储能PCS已经不能满足现场需求，而多机模块化并联已经成为主要的解决方案。在普通直流电源系统中，因为电源模块的输出电压与控制电源以及电流测量电路是共地的，多个电源模块并联后，其输出也是共地的，DC+与DC-(GND)分别短接就可以了，所以各个电源模块间的电流测量电路的电源及地是同一个，各个电源模块间的输出电流很容易通过简单电阻网络获得，通过简单的加减及比例放大就可以得到均流信号，此均流信号连接至电源IC的反馈端或是CPU的模拟采样端，进而微调输出电压就能实现各个电源模块间的均流。各模块间只需要2根均流线相互连接。而储能PCS分为两种运行方式，一种是并网运行，另一种是离网运行。在并网运行中，由公共电网的电压作为整个系统的电压支撑，当多PCS模块并联时，每个PCS模块的输出电流是通过自身输出三相电压与电网电压之间的差值来控制的，只需要通过串行通信网络获得各个模块的电流值，进而控制输出三相电压就可以实现均流，而且整个系统的频率是固定的，PCS模块对其它模块的电流信号的实时性要求低，1个或数个工频周期传递一次就可以满足要求，所以实现起来相对简单。在离网运行中，PCS的输出不接公共电网，而是直接连接到负载，整个系统没有电网的电压支撑，且负载类型多样(主要体现在有功电流、无功电流、谐波电流等方面)，这样一来，多PCS模块并联的均流控制问题就变得复杂。针对这个问题，有多篇文章及专利报道，归纳为以下几种：(1)在所有PCS模块以外增加一个专用于测量电流的模块，用于采集各个PCS模块的输出电流，做平均值运算后通过串行通信网络(如RS485、CAN等)向各个PCS模块下发，各PCS模块以此做输出调节。此种方式除需要额外的测量模块硬件外，还需要大量的传感器，应用不便，实时性也不强。(2)所有并联的PCS模块中，指定其中一个模块作为“主机”，以电压源方式运行，给整个系统提供一个“伪电网”，并向各个“从机”下发电流指令；其它PCS模块作为“从机”以电流源方式运行，按“主机”下发的电流指令来调节输出电流。这种方式类似于并网型系统，看似简单合理，其实运行逻辑非常复杂，软件既需要电压模式又需要电流模式，而且通信也是靠常规的串行方式，实时性不强。(3)参考直流电源系统的方法，各个电源模块内部将采集到的输出电流信号经过整流平均计算变为直流信号，再经过线性隔离运放(线性光耦)输送至均流线。根据上述直流电源中均流线的描述可知，这种方式需要为整个系统提供一个与内部控制电源隔离的、各模块间共地的电源，换言之，每个电源模块间均需要另外一个控制电源，线性隔离运放以及这个电源，再加上前述的整流滤波电路，硬件复杂，且通过实际电路测试，发现这种方法对硬件电路的一致性要求非常高，但线性隔离器件的一致性比较差，所以调试很困难，俗称“挑模块”，尤其是系统中需要更换掉一个模块时，需要对系统重新进行硬件调试，实用性差。(4)采用并网型系统中的方式，利用串行通信进行模块间的电流值互换。相对来说，这是最实用的一种方式，但基于常规串行通信的特点，即使通信速率满足，单凭其自身的竞争/仲裁机制，不能实现多机间的实时通信，必须得在PCS模块以外另加通信管理机，又大大增加了调试、组网难度。