[发明专利]一种基于钒电池的备用电源装置及控制方法

说明书

技术领域

本发明属于储能系统控制领域，更为具体地讲，涉及一种基于钒电池的备用电源装置及控制方法。

背景技术

随着煤、石油等非再生资源的不断消耗，人们开始利用风能、太阳能等可再生清洁能源进行发电。但风能、太阳能作为一种非持续供电资源，因此需要一种性能优良的储能电池与之配套，在电量富余时用电池将电能储存起来，待电力缺乏时用电池并网发电，以满足没有风或阳光时可能带来的缺电情况。因此迫切需要解决的一个关键技术就是高效率、长寿命、低成本的储能问题。

钒电池全称为全钒氧化还原液流电池。它由两个电解液槽和一层层的电池单元组成，两个电解液槽分别存放正负极电解液，电解液中分别存在着不同化合价的钒离子。使用泵将不同电解液槽的正负极电解液混合在一起，钒电池就通过电化学反应进行工作。钒电池由于具有性能可靠、使用寿命长、电化学反应迅速、能量转换效率高等优点，受到了广泛的关注。

目前大部分钒电池储能供电系统是在钒电池基础上接入一个充电机进行充放电工作。若电网没电时，就需要寻找另外一电源来驱动钒电池泵，从而保证该装置的正常工作。并且在使用过程中如果没有很好做到对钒电池的控制，可能会导致钒电池电流突变等情况，影响其使用寿命。

因此，期望通过改变钒电池储能供电系统的结构，并提出了新的控制方法来弥补现有装置的不足。新型的钒电池备用电源装置不仅可以更为方便的使用，而且可以保证其运行更加平稳，提高了系统使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于钒电池的备用电源装置及控制方法，使城域网与接入网得到有效融合，同时具有可扩展、高灵活以及低成本的性能。

为实现上述发明目的，本发明一种基于钒电池的备用电源装置，其特征在于，包括主回路和控制模块；

所述的主回路包括钒电池模块、铅酸电池模块、DC-DC1模块、DC-DC2模块、DC-AC模块和接触器；

DC-DC1模块的输入侧通过接触器与钒电池模块相连，输出侧接入直流母线；DC-DC2模块的输入侧通过接触器与铅酸电池模块相连，输出侧接入直流母线；DC-AC模块的输入侧与直流母线相连，输出侧通过变压器接入负载电机；

所述的控制模块包括DC-DC1控制模块、DC-DC2控制模块和DC-AC控制模块；

DC-DC1控制模块采用电流环控制模式：采集DC-AC模块的输入电流，经过低通滤波器滤波后，以直流分量作为DC-DC1控制模块的给定电流值，以DC-DC1模块的输出电流作为反馈，两者作差后进行PI控制，输出PWM驱动信号给DC-DC1模块；

DC-DC2控制模块采用电压环控制模式：将给定电压和直流母线电压作差，其差值进行PI控制，输出PWM驱动信号给DC-DC2模块；

DC-AC控制模块采用交流输出电压的压频比控制模式：取交流输出线电压和给定电压两者的小值，并结合电网电压的角频率进行dq/αβ变换，再通过SVPWM控制，输出PWM驱动信号给DC-AC模块。

进一步的，本发明还提供一种启动备用电源装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1.1、闭合铅酸电池模块与DC-DC2模块间连接的接触器，启动DC-DC2控制模块，从而稳定直流母线电压；

1.2、闭合DC-AC模块输出端的接触器，启动DC-AC控制模块，控制交流输出线电压u，使交流输出线电压u稳定到380V、频率50Hz；

其中，交流输出线电压u满足：

u＝a·f²

f=50T×t;t≤T50;t>T]]>

其中，f为交流输出线电压频率，单位为Hz，a为常数，T为软启动时间，t为运行时间；