[发明专利]一种多模块并联型应急电源及控制方法

说明书

本发明提供了一种多模块并联型应急电源及控制方法。本发明储能应急电源系统基于双向背靠背储能变流器结构，在实现多种运行模式灵活切换的情况下，还能实现模块化扩容，适应小负荷应急供电场景需求，同时在大负载应急供电场景，能实现无通信互联的扩容，利用分布式电源输出功率与电压和频率之间的关系进行控制，采取并联预同步控制策略实现下垂无通讯并机控制，实现应急供电时的模块化扩容，并具备并联运行多个模块的自动均流控制，为负载提供高品质、长时间的供电保障。

技术领域

本发明涉及应急电源技术和储能应用技术领域，具体涉及一种多模块并联型应急电源及控制方法。

背景技术

现有储能应急电源装置以集装箱做载体，以机动车为运输工具，内置储能电池、储能变流器及监控系统，以实现电能随时、随地、随需运输、调度需求的可移动式供电系统。但现有可移动式储能应急电源装置仍有功能简单、体积大、模块化可扩展性差、应用部署安装受限等问题。为达到其模块化的目的，一般来说大功率的双向储能变流器由多台相同小功率的双向储能变流器并联组成，既利于装配与维护，也利于增加系统的冗余度，减小故障停机的风险。但是，多台储能双向储能变流器系统并联运行时，存在各分系统间输出电流不均的问题，输出电流较大的系统装置容易引起过载和过热，势必影响储能系统的可靠性。现有技术中至少存在输出电流不均衡、储能变流器易故障和储能系统可靠性低等缺陷。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种多模块并联型应急电源及控制方法。为实现本发明的目的，本发明的技术方案如下。

一种多模块并联型应急电源包括背靠背双PCS变流器组、DSP控制器、FPGA处理器、PWM发生器和储能装置；

背靠背双PCS变流器组直流侧与储能装置相连接，当市电正常时，整流PCS逆变器以P/Q模式运行，逆变PCS变换器以V/F模式运行，为负载提供电能，同时为储能系统充电；当市电故障时，储能装置为负载供给电能；其中，背靠背双PCS变流器组包括整流PCS逆变器和逆变PCS变换器；

DSP控制器连接下垂控制器，下垂控制器连接逆变PCS变换器并产生自适性下垂调节系数，DSP控制器完成下垂控制、双闭环控制，得到的调制信号传送至FPGA处理器，FPGA处理器通过驱动电路连接至变逆变PCS变换器，实现中点电位平衡控制，PCS变换器通过电流采样电路连接至过流保护电路，过流保护电路连接FPGA处理器，FPGA处理器连接PWM发生器；

负载连接至逆变PCS变换器，储能装置连接至背靠背储能双向变流器组的共享直流母线侧；当电网正常时，前级整流PCS逆变器工作在恒压模式，优先通过逆变PCS变换器对负载进行供电，储能装置包括锂电池，当锂电池SOCSOCmax时，多余电量以给定充电额定功率给锂电池充电；当DSP控制器检测到电网故障或电能质量不满足要求时，此时进入离网状态，锂电池SOCSOCmin时,由锂电池以给定的放电额定功率持续给负载供电；当逆变PCS变换器故障时，自动切换至旁路进行供电；其中，SOCmax为允许的电池荷电状态最大值，SOCmin为允许的电池荷电状态最小值。

优选的，当电网正常时，储能型应急电源系统处于不间断供电运行模式时，交流输入端和交流输出端并联运行，交流输入端接电网，交流输出端接负载，以使得储能型应急电源系统串接在电网和负载之间。

一种基于多模块并联型应急电源的控制方法包括：

选择储能型应急电源系统的运行模式；

若选择不间断供电运行模式，前级整流PCS变换器执行恒直流电压控制策略，后级逆变PCS变换器执行下垂控制策略；

若选择储能运行模式下，前级整流PCS变换器执行P/Q控制策略，后级逆变PCS变换器待机。

优选的，在不间断功率运行模式下，若出现逆变故障，则自动旁路，以实现负载正常供电。