TWI867615B - Power regulation system, storage device and control method of power regulation system - Google Patents
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Abstract
Description
本案關於一種功率調節系統,尤指一種應用於儲能設備的功率調節系統及其控制方法。 This case is about a power regulation system, especially a power regulation system applied to energy storage equipment and its control method.
隨著電網中新能源發電設備的增加,電網對於儲能裝置的需求亦隨之增加。儲能裝置針對電網所提供的服務包含自動頻率控制(Automatic Frequency Control,AFC)的調頻服務,儲能裝置執行調頻服務時的效率為固定時間內的發電量除以耗電量,而當儲能裝置的效率越高時耗電越小。如第1圖所示,儲能裝置1’及電網2’之間的功率調節系統(PCS)3’可以根據電網頻率的變化調節輸出的有功功率,以減少電網頻率的變化,進而穩定電網頻率。功率調節系統3’具有冷卻系統損耗及運行損耗,運行損耗與負載具有相關性,當功率調節系統3’的負載越小,其效率越低。然而,電網2’在大部分時間內頻率穩定,此時功率調節系統3’的輸出功率較小,當功率調節系統3’長時間小功率或零功率運行時效率較低。另外,在其他電網輔助服務中也存在功率調節系統3’運行在輸出功率較小的情況,因此提高功率調節系統在低功率運行時的效率成為比較重要的問題。 With the increase of renewable energy power generation equipment in the power grid, the demand for energy storage devices in the power grid has also increased. The services provided by energy storage devices to the power grid include frequency modulation services of automatic frequency control (AFC). The efficiency of energy storage devices when performing frequency modulation services is the power generation divided by the power consumption in a fixed time. The higher the efficiency of energy storage devices, the lower the power consumption. As shown in Figure 1, the power conditioning system (PCS) 3' between the energy storage device 1' and the power grid 2' can adjust the output active power according to the changes in the power grid frequency to reduce the changes in the power grid frequency and stabilize the power grid frequency. The power conditioning system 3' has cooling system loss and operation loss. The operation loss is related to the load. The smaller the load of the power conditioning system 3', the lower its efficiency. However, the frequency of the power grid 2' is stable most of the time. At this time, the output power of the power conditioning system 3' is relatively small. When the power conditioning system 3' operates at low power or zero power for a long time, the efficiency is low. In addition, in other power grid auxiliary services, there are also situations where the power conditioning system 3' operates at a relatively small output power. Therefore, improving the efficiency of the power conditioning system when it is running at low power becomes a more important issue.
因此,如何發展一種克服上述缺點的功率調節系統、儲能設備及功率調節系統的控制方法,實為目前迫切之需求。 Therefore, how to develop a power regulation system, energy storage equipment and control method of the power regulation system that overcomes the above shortcomings is an urgent need at present.
本案之目的在於提供一種功率調節系統,參考其功率指令的範圍調整轉換器的工作狀態,在低功率指令或零功率指令時控制轉換器停止運行,在高功率指令時控制轉換器快速恢復運行並輸出電能。因此,本案的功率調節系統在供電系統變化時快速回應以將供電系統調整回穩態,而在供電系統穩定時功率調節系統停止運作,降低功率調節系統的冷卻損耗,運行損耗和開關損耗,進而提高功率調節系統的運行效率。 The purpose of this case is to provide a power regulation system that adjusts the working state of the converter according to the range of its power command, controls the converter to stop running when there is a low power command or a zero power command, and controls the converter to quickly resume operation and output electrical energy when there is a high power command. Therefore, the power regulation system of this case responds quickly when the power supply system changes to adjust the power supply system back to a stable state, and stops operating when the power supply system is stable, thereby reducing the cooling loss, operating loss and switching loss of the power regulation system, thereby improving the operating efficiency of the power regulation system.
為達上述目的,本案之一較廣義實施態樣為提供一種功率調節系統,包含至少一轉換器、檢測電路及控制器。每一轉換器包含複數個開關元件以及驅動電路,驅動電路與複數個開關元件電性連接,其中轉換器具有複數個電參數。檢測電路電性連接於轉換器,用於檢測轉換器的複數個電參數,並輸出複數個轉換參數。控制器電性連接於檢測電路及轉換器的驅動電路,用於根據複數個轉換參數產生脈寬調變訊號,根據功率調節系統的功率指令產生使能訊號,以及將脈寬調變訊號及使能訊號輸出至驅動電路,其中驅動電路根據接收的脈寬調變訊號及使能訊號控制複數個開關元件的運作狀態。 To achieve the above-mentioned object, a more general implementation of the present invention is to provide a power regulation system, including at least one converter, a detection circuit and a controller. Each converter includes a plurality of switch elements and a driving circuit, and the driving circuit is electrically connected to the plurality of switch elements, wherein the converter has a plurality of electrical parameters. The detection circuit is electrically connected to the converter, and is used to detect the plurality of electrical parameters of the converter and output a plurality of conversion parameters. The controller is electrically connected to the detection circuit and the drive circuit of the converter, and is used to generate a pulse width modulation signal according to a plurality of conversion parameters, generate an enable signal according to the power command of the power regulation system, and output the pulse width modulation signal and the enable signal to the drive circuit, wherein the drive circuit controls the operating state of a plurality of switch elements according to the received pulse width modulation signal and the enable signal.
為達上述目的,本案之另一較廣義實施態樣為提供一種儲能設備,電性連接於供電系統,且包含儲能單元及至少一如上所述的功率調節系統,至少一功率調節系統電性連接於儲能單元與供電系統之間。 To achieve the above-mentioned purpose, another more general implementation of the present invention is to provide an energy storage device electrically connected to a power supply system, and comprising an energy storage unit and at least one power regulation system as described above, wherein at least one power regulation system is electrically connected between the energy storage unit and the power supply system.
為達上述目的,本案之另一較廣義實施態樣為提供一種功率調節系統的控制方法,功率調節系統包含至少一轉換器、檢測電路及控制器,至少一轉換器包含複數個開關元件以及驅動電路,驅動電路與複數個開關元件電性連接,控制方法包含下列步驟。獲取轉換器的複數個轉換參數以及功率調節系統的功率指令;根據複數個轉換參數產生脈寬調變訊號,且根據功率調節系統的功率指令產生使能訊號;根據脈寬調變訊號及使能訊號控制複數個開關元件的運作狀態。 To achieve the above-mentioned purpose, another more general implementation of the present case is to provide a control method for a power regulation system, wherein the power regulation system includes at least one converter, a detection circuit and a controller, wherein at least one converter includes a plurality of switch elements and a drive circuit, wherein the drive circuit is electrically connected to the plurality of switch elements, and the control method includes the following steps. Obtaining a plurality of conversion parameters of the converter and a power instruction of the power regulation system; generating a pulse width modulation signal according to the plurality of conversion parameters, and generating an enable signal according to the power instruction of the power regulation system; and controlling the operating state of the plurality of switch elements according to the pulse width modulation signal and the enable signal.
1’:傳統儲能裝置 1’: Traditional energy storage device
2’:電網 2’: Power grid
3’:傳統功率調節系統 3’: Traditional power regulation system
1、1a、1b、1c、1d、1e:儲能設備 1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e: Energy storage equipment
2:供電系統 2: Power supply system
3:儲能單元 3: Energy storage unit
4、4a、4b、4c、4d、4e:功率調節系統 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e: Power regulation system
41、41a、41b 41c、41d:轉換器
41, 41a,
411:開關元件 411: Switching components
412:驅動電路 412:Drive circuit
42:檢測電路 42: Detection circuit
421:鎖相電路 421: Phase-locked circuit
422:檢測濾波器 422: Detection filter
43:控制器 43: Controller
43M:主控制器 43M: Main controller
43S:從控制器 43S: From controller
44:能量管理單元 44: Energy management unit
A:曲線 A:Curve
B:曲線 B:Curve
f1、f2:頻率 f1, f2: frequency
45:使能單元 45: Enabling unit
46:功率控制單元 46: Power control unit
461:第一功率調節器 461: First power regulator
462:第一前饋調節器 462: First feedforward regulator
463:第一加法器 463: First adder
464:第一電流調節器 464: First current regulator
465:第二功率調節器 465: Second power regulator
466:第二前饋調節器 466: Second feedforward regulator
467:第二加法器 467: Second adder
468:第二電流調節器 468: Second current regulator
471:坐標變換器 471:Coordinate converter
472:調製器 472: Modulator
48:環流控制電路 48: Circulating current control circuit
5:濾波器 5: Filter
51:濾波電感 51: Filter inductor
52:濾波電容 52: Filter capacitor
53:阻尼電阻 53: Damping resistor
54:旁路開關 54: Bypass switch
6:系統開關 6: System switch
Ug:電網電壓 Ug: grid voltage
Freq:電網頻率 Freq: grid frequency
Up:電網電壓幅值 Up: Grid voltage amplitude
θg:電網電壓角度 θg: grid voltage angle
Freq_lpf:濾波電網頻率 Freq_lpf: filter grid frequency
Pref:功率指令 Pref: Power command
Pdis:功率閾值 Pdis: power threshold
Pen:功率閾值 Pen: Power threshold
PWMdis:使能訊號 PWMdis: enable signal
Pfed:有功功率反饋 Pfed: Active power feedback
idrefp:第一有功電流參考值 idrefp: first active current reference value
idrefu:第一前饋電流 idrefu: first feed-forward current
idref:有功電流指令 idref: Active current command
idfed:有功電流反饋 idfed: Active current feedback
Ed:第一電壓指令值 Ed: First voltage command value
Qref:無功功率指令 Qref: reactive power command
Qfed:無功功率反饋 Qfed: reactive power feedback
iqrefp:第一無功電流參考值 iqrefp: first reactive current reference value
iqrefu:第二前饋電流 iqrefu: Second feed-forward current
iqref:無功電流指令 iqref: reactive current command
iqfed:無功電流反饋 iqfed: reactive current feedback
Eq:第二電壓指令值 Eq: Second voltage command value
Eabc:三相控制指令 Eabc: three-phase control instructions
PWM signal:脈寬調變訊號 PWM signal: pulse width modulation signal
Pdis1:第一功率閾值 Pdis1: first power threshold
Pdis2:第二功率閾值 Pdis2: Second power threshold
Pdis3:第三功率閾值 Pdis3: The third power threshold
Pdis4:第四功率閾值 Pdis4: fourth power threshold
PWMdis1:第一使能訊號 PWMdis1: first enable signal
PWMdis2:第二使能訊號 PWMdis2: second enable signal
PWMdis3:第三使能訊號 PWMdis3: The third enable signal
PWMdis4:第四使能訊號 PWMdis4: the fourth enable signal
S1-S3:步驟 S1-S3: Steps
第1圖為傳統儲能設備應用於供電系統的電路結構示意圖;第2圖為本案第一實施例的儲能設備應用於供電系統的電路結構示意圖;第3A圖為功率調節系統的功率指令隨電網頻率變化的曲線;第3B圖為功率調節系統的功率指令隨電網頻率變化的另一曲線;第4A圖為第2圖所示的儲能設備的檢測電路及控制器的細部電路及其控制示意圖;第4B圖為第4A圖中使能單元對應的滯環曲線;第5圖為本案第二實施例的儲能設備應用於供電系統的電路結構示意圖;第6圖為第5圖所示的儲能設備的檢測電路及控制器的細部電路及其控制示意圖;第7圖為本案第三實施例的儲能設備應用於供電系統的電路結構示意圖; 第8圖為第7圖所示的儲能設備的檢測電路及控制器的細部電路及其控制示意圖;第9圖為本案第四實施例的儲能設備應用於供電系統的電路結構示意圖;第10圖為第9圖所示的儲能設備的主控制器的細部電路及其控制示意圖;第11圖為本案第五實施例的儲能設備應用於供電系統的電路結構示意圖;以及第12圖為第11圖所示的儲能設備的主控制器及從控制器的細部電路及其控制示意圖;第13圖為本案第六實施例的儲能設備應用於供電系統的電路結構示意圖;以及第14圖為本案的功率調節系統的控制方法流程圖。 FIG. 1 is a schematic diagram of a circuit structure of a conventional energy storage device applied to a power supply system; FIG. 2 is a schematic diagram of a circuit structure of an energy storage device of the first embodiment of the present invention applied to a power supply system; FIG. 3A is a curve of a power control system power command changing with the power grid frequency; FIG. 3B is another curve of a power control system power command changing with the power grid frequency; FIG. 4A is a schematic diagram of a circuit structure of an energy storage device of the first embodiment of the present invention applied to a power supply system; FIG. 4B is another curve of a power control system power command changing with the power grid frequency; FIG. 4A is a schematic diagram of a circuit structure of an energy storage device of the first embodiment of the present invention applied to a power supply system; FIG. 4A is a schematic diagram of a circuit structure of an energy storage device of the first embodiment of the present invention applied to a power supply system; FIG. 4B ... FIG. 4B is a hysteresis curve corresponding to the enabling unit in FIG. 4A; FIG. 5 is a circuit structure diagram of the energy storage device of the second embodiment of the present case applied to the power supply system; FIG. 6 is a detection circuit and a detailed circuit of the controller of the energy storage device shown in FIG. 5 and a control diagram thereof; FIG. 7 is a schematic diagram of the detection circuit and the detailed circuit of the controller of the energy storage device shown in FIG. 5 and a control diagram thereof; FIG. 8 is a schematic diagram of the storage device of the third embodiment of the present case. Figure 8 is a schematic diagram of the circuit structure of the energy storage device applied to the power supply system; Figure 8 is a schematic diagram of the detection circuit and the detailed circuit of the controller of the energy storage device shown in Figure 7 and its control; Figure 9 is a schematic diagram of the circuit structure of the energy storage device of the fourth embodiment of this case applied to the power supply system; Figure 10 is a schematic diagram of the detailed circuit of the main controller of the energy storage device shown in Figure 9 and its control; Figure 11 is a schematic diagram of the circuit structure of the energy storage device of the fifth embodiment of this case applied to the power supply system; and Figure 12 is a schematic diagram of the detailed circuit of the main controller and the slave controller of the energy storage device shown in Figure 11 and its control; Figure 13 is a schematic diagram of the circuit structure of the energy storage device of the sixth embodiment of this case applied to the power supply system; and Figure 14 is a flow chart of the control method of the power regulation system of this case.
體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化,其皆不脫離本案的範圍,且其中的說明及圖式在本質上系當作說明之用,而非用於限制本案。 Some typical embodiments that embody the features and advantages of this case will be described in detail in the following description. It should be understood that this case can have various variations in different forms, all of which do not deviate from the scope of this case, and the descriptions and drawings therein are essentially for illustrative purposes rather than for limiting this case.
請參閱第2圖,其為本案第一實施例的儲能設備應用於供電系統的電路結構示意圖。如第2圖所示,儲能設備1電性連接於供電系統2,以進行電能轉換,其中供電系統2具有主電參數,例如為供電系統2的電壓或頻率。儲能設備1包含儲能單元3及功率調節系統4。儲能單元3可提供一直流電能。
Please refer to Figure 2, which is a schematic diagram of the circuit structure of the energy storage device of the first embodiment of the present case applied to the power supply system. As shown in Figure 2, the
功率調節系統4包含轉換器41、檢測電路42及控制器43。轉換器41包含複數個開關元件411及驅動電路412,且轉換器41具有複數個電參數,與轉換器41的輸出電能具有相關性,例如為轉換器41的輸出電壓或輸出電流。於本實施例中,複數個開關元件411與儲能單元3電性連接,且複數個開關元件411的數量為六個,六個開關元件411構成相互並聯的三個橋臂,每一橋臂具有兩個
串聯的開關元件411。驅動電路412電性連接於複數個開關元件411,以控制複數個開關元件411的運作狀態。
The
檢測電路42電性連接於轉換器41,用於檢測轉換器41的複數個電參數並輸出複數個轉換參數。控制器43電性連接於檢測電路42及轉換器41的驅動電路412,控制器43根據檢測電路42輸出的複數個轉換參數產生脈寬調變訊號,且控制器43更根據功率調節系統4的功率指令輸出使能訊號。其中功率調節系統4的功率指令可根據供電系統2的主電參數確定,其詳細特徵將於後說明。控制器43將脈寬調變訊號及使能訊號傳送至驅動電路412,驅動電路412根據控制器43所提供的脈寬調變訊號及使能訊號控制轉換器41的複數個開關元件411的運作狀態,以調整轉換器41的輸出功率。
The
根據本發明的一些實施例,儲能設備1需為電網提供輔助服務,例如調頻服務、調壓服務。當為電網提供輔助服務時,功率調節系統4提供的功率需跟隨功率調節系統4的功率指令。當功率調節系統4的功率指令較小時,例如小於等於一預設閾值,此時功率調節系統4運行在低功率或零功率的工況,控制器43輸出具有設定電平的使能訊號。驅動電路412接收到具有設定電平的使能訊號,封鎖脈寬調變訊號,使轉換器41的複數個開關元件411停止運作,功率調節系統4進入熱備援(Hot Standby)狀態。由於功率調節系統4停止進行開關動作,無冷卻系統損耗,運行損耗和開關損耗。當功率調節系統4的功率指令較大時,例如大於預設閾值,控制器43改變使能訊號(例如輸出具有相反電平的使能訊號)。驅動電路412接收到改變的使能訊號,而正常輸出脈寬調變訊號,使轉換器41的複數個開關元件411正常運作,功率調節系統4退出熱
備援狀態,快速恢復功率輸出。本實施例中的設定電平例如為高電平,相反電平例如為低電平或零電平,但本發明不以此為限。
According to some embodiments of the present invention, the
由上可知,本案的儲能設備1的功率調節系統4參考其功率指令的範圍調整轉換器41的工作狀態,在低功率指令或零功率指令時控制轉換器41停止運行,在高功率指令時控制轉換器41快速恢復運行並輸出電能。因此,相較傳統功率調節系統,本案的功率調節系統4在供電系統2變化時快速回應以將供電系統2調整回穩態,而在供電系統2穩定時停止運作,降低功率調節系統4的冷卻損耗,運行損耗和開關損耗,進而提高功率調節系統4的運行效率。
As can be seen from the above, the
請繼續參閱第2圖,功率調節系統4的控制器43包含能量管理單元44、使能單元45及功率控制單元46。能量管理單元44位於控制器43內,且電性連接於檢測電路42,以接收檢測電路42所輸出的一個或多個轉換參數,並根據接收的轉換參數輸出功率指令,其中接收的轉換參數為根據轉換器的電參數計算出的供電系統2的主電參數,例如計算得到的供電系統2的頻率或電壓幅值等。於一些實施例中,能量管理單元44可獨立於控制器43外,而位於能量管理系統(EMS)中。使能單元45電性連接於能量管理單元44,以接收能量管理單元44所提供的功率指令,使能單元45更具有預設的功率閾值,使能單元45根據功率指令與功率閾值的比較結果,以產生並輸出使能訊號至驅動電路412。功率控制單元46電性連接於使能單元45及檢測電路42,以接收使能訊號及複數個轉換參數,並根據使能訊號及複數個轉換參數,以產生並輸出脈寬調變訊號至驅動電路412。驅動電路412確認控制器43所提供的使能訊號為設定電平時,即代表功率指令小於等於功率閾值,驅動電路412封鎖脈寬調變訊號,控制轉換器41的複數個開關元件411停止運作,使得轉換器41的輸出功率為零。驅動電路412確認
控制器43所提供的使能訊號不為設定電平時,換言之,使能訊號為其他電平時,即代表功率指令大於功率閾值,驅動電路412根據脈寬調變訊號控制複數個開關元件411運作,以使轉換器41的輸出功率隨功率指令調整。
Please continue to refer to FIG. 2. The
於本實施例中,功率調節系統4還包含濾波器5。濾波器5包含濾波電感51、濾波電容52及阻尼電阻53。濾波電感51電性連接於轉換器41及供電系統2之間,阻尼電阻53的第一端電性連接於轉換器41及供電系統2之間的連接點,濾波電容52電性連接於阻尼電阻53的第二端,即阻尼電阻53電性連接於濾波電感51及濾波電容52之間,其中阻尼電阻53用以抑制功率調節系統4的諧振。於一實施例中,功率調節系統4的濾波器5和供電系統2之間還設置一系統開關6,以根據需求而進行開關切換,進而將功率調節系統4與供電系統2之間進行連接或斷開。系統開關6為閉合則儲能設備1處於並網模式,系統開關6為斷開則儲能設備1處於離網模式。
In this embodiment, the
根據本發明的一些實施例,供電系統2為電網,系統開關6閉合,儲能設備1為電網提供自動頻率控制(AFC)。請參閱第3A圖並配合第2圖,其中第3A圖為功率調節系統的功率指令隨電網頻率變化的曲線。如第3A圖所示,橫軸為電網頻率,縱軸為功率指令,原點處對應的功率指令為零,電網頻率為額定值(例如50HZ、60HZ……)。以50HZ電網為例,C點對應的頻率例如為49.98HZ,D點對應的頻率例如為50.02HZ。於本實施例中,能量管理單元44內包含第3A圖所示的曲線,並根據預設的曲線和接收的電網頻率確定功率指令。能量管理單元44對接收的電網頻率進行判斷,即將接收的電網頻率與C、D兩點的頻率進行比較,當能量管理單元44確認電網頻率位於設定的C、D兩點內時,例如電網頻率為C至D之間的任意頻率時,能量管理單元44確定功率指令為零或接
近零的數值。當電網頻率為C至D之間的任意頻率時,表示電網頻率穩定,功率調節系統4可以不執行自動頻率控制。為提高功率調節系統4的效率,於一實施例中,能量管理單元44所提供的功率指令為第一類功率指令,其中第一類功率指令小於等於功率閾值,而使驅動電路412根據使能訊號封鎖脈寬調變訊號,以控制轉換器41的複數個開關元件411停止運作。例如功率閾值為1%*P0,其中P0為儲能設備的額定功率。當能量管理單元44確認接收的電網頻率位於C和D設定的頻率範圍外時,能量管理單元44按照曲線A或曲線B確定功率指令。例如當接收的電網頻率小於C點對應的頻率時,能量管理單元44按照曲線A確定功率指令;當接收的電網頻率大於D點對應的頻率時,能量管理單元44按照曲線B確定功率指令。當電網頻率不位於C和D設定的頻率範圍內時,表示電網頻率不穩定,功率調節系統4執行自動頻率控制。於一實施例中,能量管理單元44所提供的功率指令為第二類功率指令,而使驅動電路412根據使能訊號輸出脈寬調變訊號,以控制轉換器41的複數個開關元件411持續運作。其中第二類功率指令大於功率閾值,例如第二類功率指令大於10%*P0。於本實施例中,第一類功率指令及第二類功率指令為不連續,當供電系統2的主電參數從設定參數範圍內移動至設定參數範圍外時,能量管理單元44所提供的功率指令由第一類功率指令跳變至第二類功率指令,其中主電參數可以為供電系統的頻率或電壓幅值等。
According to some embodiments of the present invention, the
第3A圖中C和D兩點根據電網公司的規定進行設置,也可以自行設計參數範圍。第3B圖為功率調節系統的功率指令隨電網頻率變化的另一曲線。請參閱第3B圖,頻率範圍擴展至f1點和f2點,其中f1點對應的頻率小於C點對應的頻率,f2點對應的頻率大於D點對應的頻率。能量管理單元44按照第
3B圖所示的曲線確定功率指令,在實現穩定電網頻率的基礎上,擴展功率調節系統4停止運作的參數範圍,進一步提高功率調節系統4的效率。
Points C and D in Figure 3A are set according to the regulations of the power grid company, and the parameter range can also be designed by yourself. Figure 3B is another curve showing that the power command of the power regulation system changes with the power grid frequency. Please refer to Figure 3B, the frequency range is extended to points f1 and f2, where the frequency corresponding to point f1 is less than the frequency corresponding to point C, and the frequency corresponding to point f2 is greater than the frequency corresponding to point D. The
請參閱第4A圖並配合第2圖,其中第4A圖為第2圖所示的儲能設備的檢測電路及控制器的細部電路及其控制示意圖。本實施例中,供電系統以電網為例進行說明,但本發明不以此為限,只要是一個具有穩定電壓和頻率的電力源即可認為是本發明的供電系統。檢測電路42包含鎖相電路421及檢測濾波器422,鎖相電路421接收供電系統2的主電參數,例如電網電壓Ug,並通過鎖相環控制或過零點檢測的方式取得電網頻率Freq、電網電壓幅值Up以及電網電壓角度θg。需要說明的是,功率調節系統4的輸出電壓Uabc等於電網電壓,檢測電路42檢測輸出電壓Uabc即相當於檢測電網電壓Ug。檢測濾波器422對電網頻率Freq進行濾波以取得電網頻率在一段時間內的穩態值Freq_lpf。能量管理單元44內具有預設的頻率功率曲線(例如第3A圖或第3B圖中的預設曲線),能量管理單元44根據電網頻率的穩態值Freq_lpf與頻率功率曲線的配對結果,取得有功功率指令Pref。一般通過有功功率穩定電網頻率,因此本實施例中功率指令為有功功率指令Pref,但本發明不以此為限。檢測電路42還包含計算電路(未圖示),計算電路接收轉換器41的輸出電流Iabc和輸出電壓Uabc(即電網電壓Ug),並計算獲得多個轉換參數,例如該多個轉換參數包括有功功率反饋Pfed、無功功率反饋Qfed,有功電流反饋Idfed和無功電流反饋Iqfed,並將這些轉換參數提供給功率控制單元46。
Please refer to Figure 4A in conjunction with Figure 2, wherein Figure 4A is a detailed circuit diagram of the detection circuit and controller of the energy storage device shown in Figure 2 and its control diagram. In this embodiment, the power supply system is explained using the power grid as an example, but the present invention is not limited to this. As long as it is a power source with stable voltage and frequency, it can be considered as the power supply system of the present invention. The
如第4A圖所示,本實施例中的使能單元45採用滯環控制。請一併參考第4A和第4B圖,其中第4B圖為第4A圖中使能單元對應的滯環曲線。使能單元45接收功率指令Pref、預設的功率閾值Pdis及Pen,且使能訊號PWMdis的設
定電平為數位訊號1。如第4B圖所示,功率指令Pref從零增加時,使能單元45按照曲線1輸出使能訊號PWMdis,即功率指令Pref小於功率閾值Pen,使能訊號PWMdis為1電平;功率指令Pref增加到大於功率閾值Pen,使能訊號PWMdis改變為零電平。功率指令Pref減小時使能單元45按照曲線2輸出使能訊號PWMdis,即功率指令Pref大於功率閾值Pdis,使能訊號PWMdis為零電平;功率指令Pref減小到小於功率閾值Pdis,使能訊號PWMdis改變為1電平。
As shown in FIG. 4A, the enabling
另一實施例中,使能單元不採用滯環控制,例如僅設置功率閾值Pen或Pdis。使能單元45接收功率指令Pref,與功率閾值進行比較,其中當功率指令Pref小於等於功率閾值時,使能訊號PWMdis為設定電平(例如數位訊號為1),當功率指令Pref大於等於功率閾值時,使能訊號PWMdis不為設定電平(例如為數位訊號0)。
In another embodiment, the enabling unit does not use hysteresis control, for example, only the power threshold Pen or Pdis is set. The enabling
功率控制單元46包含第一功率調節器461、第一前饋調節器462、第一加法器463、第一電流調節器464、第二功率調節器465、第二前饋調節器466、第二加法器467、第二電流調節器468、坐標變換器471及調製器472。第一功率調節器461接收有功功率指令Pref、有功功率反饋Pfed及使能訊號PWMdis,以輸出第一有功電流參考值idrefp。具體地,計算有功功率指令Pref和有功功率反饋Pfed之間的誤差,對該誤差進行調節(例如PI調節)得到第一有功電流參考值idrefp。當使能訊號PWMdis為設定電平(例如數位訊號為1)時對第一功率調節器461的輸出清零,使所輸出的第一有功電流參考值idrefp為零。對第一功率調節器461的輸出清零使得當功率調節系統4在重新輸出功率時不會產生電流衝擊。當使能訊號PWMdis不為設定電平(例如數位訊號為0)時不對第一功率調節
器461的輸出清零,第一功率調節器461正常輸出第一有功電流參考值idrefp,即功率控制單元46利用第一功率調節器461達到有功功率控制。
The
第一前饋調節器462接收有功功率指令Pref和電網電壓幅值Up,並輸出第一前饋電流idrefu,其中有功功率指令Pref除以電網電壓幅值Up得到第一前饋電流idrefu。第一加法器463將第一有功電流參考值idrefp及第一前饋電流idrefu相加,以輸出有功電流指令idref。當使能訊號PWMdis為設定電平(例如數位訊號為1)時,第一有功電流參考值idrefp清零,有功電流指令idref等於第一前饋電流idrefu,即未對有功電流進行調節的初始值。第一電流調節器464接收使能訊號PWMdis、有功電流指令idref及有功電流反饋idfed,以輸出第一電壓指令值Ed。具體地,計算有功電流指令idref和有功電流反饋idfed之間的差,對該差進行調節(例如PI調節)得到第一電壓指令值Ed。當使能訊號PWMdis為設定電平(例如數位訊號為1)時改變第一電壓指令值Ed為初始值,即改變第一電壓指令值Ed為採樣的電網電壓的d軸分量,以防止重新開啟訊號時的電流衝擊。當使能訊號PWMdis不為設定電平(例如數位訊號為0)時正常輸出第一電壓指令值Ed,即功率控制單元46利用第一電流調節器464達到有功電流控制。
The
第二功率調節器465接收無功功率指令Qref、無功功率反饋Qfed及使能訊號PWMdis,以輸出第一無功電流參考值iqrefp。具體地,計算無功功率指令Qref和無功功率反饋Qfed之間的誤差,對該誤差進行調節(例如PI調節)得到第一無功電流參考值iqrefp。當使能訊號PWMdis為設定電平(例如數位訊號為1)時對第二功率調節器465的輸出清零,使所輸出的第一無功電流參考值iqrefp為零。對第二功率調節器465的輸出清零使得當功率調節系統4在重新輸出功率時不會產生電流衝擊。當使能訊號PWMdis不為設定電平(例如數位訊號為
0)時不對第二功率調節器465的輸出清零,第二功率調節器465正常輸出第一無功電流參考值iqrefp,即功率控制單元46利用第二功率調節器465達到無功功率控制。
The
第二前饋調節器466接收無功功率指令Qref和電網電壓幅值Up,並輸出第二前饋電流iqrefu,其中無功功率指令Qref除以電網電壓幅值Up得到第二前饋電流iqrefu。第二加法器467將第一無功電流參考值iqrefp及第二前饋電流iqrefu相加,以輸出無功電流指令iqref。當使能訊號PWMdis為設定電平(例如數位訊號為1)時,第一無功電流參考值iqrefp清零,無功電流指令iqref等於第二前饋電流iqrefu,即未對無功電流進行調節的初始值。第二電流調節器468接收使能訊號PWMdis、無功電流指令iqref及無功電流反饋iqfed,以輸出第二電壓指令值Eq。具體地,計算無功電流指令iqref和無功電流反饋iqfed之間的差,對該差進行調節(例如PI調節)得到第二電壓指令值Eq。當使能訊號為設定電平(例如數位訊號為1)時改變第二電壓指令值Eq為初始值,即改變第二電壓指令值Eq為採樣的電網電壓的q軸分量,以防止重新開啟訊號時的電流衝擊。當使能訊號PWMdis不為設定電平(例如數位訊號為0)時正常輸出第二電壓指令值Eq,即功率控制單元46利用第二電流調節器468達到無功電流控制。坐標變換器471接收第一電壓指令值Ed及第二電壓指令值Eq,利用電網電壓角度θg對第一電壓指令值Ed及第二電壓指令值Eq進行坐標變換以輸出三相控制指令Eabc。調製器472接收三相控制指令Eabc,以輸出脈寬調變訊號PWM signal。
The
在功率控制單元46中增加第一前饋調節器462和第二前饋調節器466,用以提高功率控制的快速性。在其他實施例中,也可以不設置前饋調節
器,或者只設置一個前饋調節器,例如第一前饋調節器462或第二前饋調節器466。
A
在一些實施例中,如第4A圖所示,控制器43由控制晶片實現,例如控制器由DSP控制晶片實現,且由DSP控制晶片負責完成訊號採樣、環路控制以及訊號調製,並輸出使能訊號PWMdis和脈寬調變訊號PWM signal至驅動電路412。驅動電路412通過控制晶片(例如FPGA控制晶片)實現。當功率指令較低時即為第一類功率指令,例如功率指令小於預設閾值或預設閾值範圍,使能訊號PWMdis為設定電平,驅動電路412例如採用硬體方式將脈寬調變訊號PWM signal置位成零。
In some embodiments, as shown in FIG. 4A , the
在另一實施例中,控制器43例如由DSP控制晶片和FPGA控制晶片共同實現。其中DSP控制晶片負責完成訊號採樣及環路控制,並輸出三相控制指令Eabc至FPGA控制晶片,FPGA控制晶片負責對三相控制指令Eabc進行調製輸出脈寬調變訊號PWM signal。驅動電路412通過控制晶片(例如另一FPGA控制晶片)實現。當功率指令較低時即為第一類功率指令,驅動電路412例如採用硬體方式將脈寬調變訊號PWM signal置位成零。
In another embodiment, the
在又一實施例中,控制器43由控制晶片實現,例如控制器43由DSP控制晶片實現,調製器472由另一控制晶片實現,例如調製器472由FPGA控制晶片實現。其中控制器負責完成訊號採樣及環路控制,並輸出使能訊號PWMdis和三相控制指令Eabc至調製器472。當功率指令較低時即為第一類功率指令,例如功率指令小於預設閾值或預設閾值範圍,使能訊號PWMdis為設定電平,調製器472(即FPGA晶片)例如採用軟件方式將脈寬調變訊號PWM signal置位成零。此時,調製器472功能上歸屬為驅動電路,也就是說驅動電路可包含
調製器和驅動器,例如調製器由一個FPGA控制晶片實現,驅動器由另一個FPGA控制晶片實現。此實施例中,控制器提供至驅動電路的脈寬調變訊號對應為三相控制指令,即本發明的脈寬調變訊號還可包括三相控制指令。
In another embodiment, the
需要說明的是,本公開不以此為限,控制器和/或驅動電路還可以有其它實現方式例如通過搭建模擬電路實現。即本公開的控制器和/或驅動電路包括可以實現上述功能的控制晶片,運算程序,處理器,模擬電路等結構中的一者或多者。 It should be noted that the present disclosure is not limited to this, and the controller and/or driver circuit can also be implemented in other ways, such as by building an analog circuit. That is, the controller and/or driver circuit disclosed in the present disclosure includes one or more of the control chip, computing program, processor, analog circuit and other structures that can realize the above functions.
於一些實施例中,能量管理單元44不僅根據供電系統2的主電參數提供功率指令,更可根據其他參數提供功率指令。儲能設備1中的儲能單元3為電池單元,例如電池櫃,且儲能單元3具有荷電狀態,荷電狀態反應出儲能單元3內的剩餘容量的百分比數值。相對於上一實施例,本實施例中的功率調節系統的功率指令可根據供電系統2的主電參數及儲能單元3的荷電狀態確定,為了說明書的簡潔,本實施例主要描述其不同之處。第5圖為本案第二實施例的儲能設備應用於供電系統的電路結構示意圖,第6圖為第5圖所示的儲能設備的檢測電路及控制器的細部電路及其控制示意圖。請參閱第5圖和第6圖,能量管理單元44還接收儲能單元3的荷電狀態(第5圖及第6圖中以SOC標示),例如接收來自於電池管理系統(BMS)的荷電狀態(SOC)。能量管理單元44內包含預設的荷電範圍,例如為儲能單元3內的剩餘容量介於40%至75%之間。能量管理單元44對供電系統2的主電參數與設定參數範圍進行比較,且同時對儲能單元3的荷電狀態與設定荷電範圍進行比較,當能量管理單元44確認供電系統2的主電參數位於設定參數範圍內,且確認儲能單元3的荷電狀態位於設定荷電範圍內時,能量管理單元44所提供的功率指令為第一類功率指令。當能量管理單元44
確認供電系統2的主電參數位於設定參數範圍外,及/或確認儲能單元3的荷電狀態位於設定荷電範圍外時,即供電系統2的主電參數不位於設定參數範圍內或儲能單元3的荷電狀態不位於設定荷電範圍內時,能量管理單元44所提供的功率指令為第二類功率指令。於本實施例中,第一類功率指令及第二類功率指令不連續,當供電系統2的主電參數從設定參數範圍內移動至設定參數範圍外,或儲能單元3的荷電狀態從設定荷電範圍內移動至設定荷電範圍外時,能量管理單元44所提供的功率指令由第一類功率指令跳變至第二類功率指令。
In some embodiments, the
請參閱第7圖,其為本案第三實施例的儲能設備應用於供電系統的電路結構示意圖。相較於第2圖所示的儲能設備1的功率調節系統4僅包含單一的轉換器41,本實施例的儲能設備1b的功率調節系統4b包含N個轉換器41,N為正整數,例如為四個轉換器41,四個轉換器41並聯連接。而相似於第2圖所示的儲能設備1的功率調節系統4,本實施例的儲能設備1b的功率調節系統4b包含單一的檢測電路42及控制器43,控制器43可為集中式控制器,即代表功率調節系統4b利用單一的檢測電路42及一個集中式的控制器43控制四個轉換器41,為了簡化圖示,第7圖的檢測電路42及控制器43的電性連接關係不示出,然可清楚知道其相似於第2圖所示的檢測電路42及控制器43的電性連接關係。控制器43根據複數個轉換參數輸出四個脈寬調變訊號,且四個脈寬調變訊號分別輸出至四個轉換器41內的驅動電路(相似於第2圖),且控制器43更根據功率指令輸出至少一個使能訊號,每一使能訊號輸出至對應的轉換器41內的驅動電路(相似於第2圖)。本實施例的功率調節系統4b亦包含N個濾波器5,例如四個濾波器5,每一濾波器5的結構相似於第2圖的濾波器5,於此不再贅述。
Please refer to FIG. 7, which is a schematic diagram of the circuit structure of the energy storage device of the third embodiment of the present case applied to the power supply system. Compared with the
請參閱第8圖並配合第7圖,其中第8圖為第7圖所示的儲能設備的檢測電路及控制器的細部電路及其控制示意圖。本實施例的細部電路及其控制方式相似於第4A圖的細部電路及其控制方式,惟本實施例的使能單元45接收功率指令並與四個功率閾值比較,例如功率指令Pref與第一功率閾值Pdis1、第二功率閾值Pdis2、第三功率閾值Pdis3及第四功率閾值Pdis4進行比較,其中功率指令Pref為處於工作狀態的轉換器41的平均功率指令,例如通過儲能設備1b的總功率指令除以在工作狀態中的轉換器41的個數得到。第一功率閾值Pdis1小於第二功率閾值Pdis2,第二功率閾值Pdis2小於第三功率閾值Pdis3,第三功率閾值Pdis3小於第四功率閾值Pdis4。當功率指令Pref小於第四功率閾值Pdis4且大於等於第三功率閾值Pdis3時,第四使能訊號PWMdis4為設定電平(例如數位訊號為1),而使第四轉換器41內的開關元件停止運行。當功率指令Pref小於第三功率閾值Pdis3且大於等於第二功率閾值Pdis2時,第三使能訊號PWMdis3及第四使能訊號PWMdis4為設定電平,而使第三轉換器41內的開關元件及第四轉換器41內的開關元件停止運行。當功率指令Pref小於第二功率閾值Pdis2且大於等於第一功率閾值Pdis1時,第二使能訊號PWMdis2、第三使能訊號PWMdis3及第四使能訊號PWMdis4為設定電平,而使第二轉換器41內的開關元件、第三轉換器41內的開關元件及第四轉換器41內的開關元件停止運行。當功率指令Pref小於第一功率閾值Pdis1時,第一使能訊號PWMdis1、第二使能訊號PWMdis2、第三使能訊號PWMdis3及第四使能訊號PWMdis4為設定電平(例如數位訊號為1),而使第一轉換器41內的開關元件、第二轉換器41內的開關元件、第三轉換器41內的開關元件及第四轉換器41內的開關元件停止運行。當功率指令Pref大於第四功率閾值Pdis4時,四個使能訊號PWMdis均不為設定電平(例如數位訊號為0),使每一
轉換器41的輸出功率隨功率指令Pref調整。本實施例的功率調節系統4b可根據功率指令確定停止運行的轉換器41的個數以提高輕載時的轉換效率。
Please refer to FIG. 8 in conjunction with FIG. 7, where FIG. 8 is a schematic diagram of the detection circuit and the detailed circuit of the controller of the energy storage device shown in FIG. 7 and its control method. The detailed circuit and its control method of this embodiment are similar to the detailed circuit and its control method of FIG. 4A, but the enabling
控制器43中的功率控制電路例如包括第4A圖中的第一功率調節器461、第一前饋調節器462、第一加法器463、第二功率調節器465、第二前饋調節器466及第二加法器467;電流控制電路例如包括第4A圖中的第一電流調節器464及第二電流調節器468。惟本實施例中功率反饋和電流反饋均為處於工作狀態的轉換器41的平均值,當第一使能訊號PWMdis1、第二使能訊號PWMdis2、第三使能訊號PWMdis3和第四使能訊號PWMdis4均為設定電平時功率控制環路和電流控制環路的輸出才會清零,以及第一電壓指令值Ed和第二電壓指令值Eq才會強制為初始值。
The power control circuit in the
在另一些實施例中,圖8中的使能單元45也可以僅設置一個功率閾值,當功率指令Pref較小時即功率調節系統輕載運行時,四個轉換器同時停止運行。控制器43產生四個脈寬調變訊號PWM signa11/2/3/4和一個使能訊號PWMdis,分別輸出至四個轉換器41的驅動電路。需要說明的是圖8中的控制器還可以包含環流控制電路48,用於控制四個轉換器41之間的環流,可以採用現有的環流控制方法,也可以根據處於工作狀態的轉換器的個數調整環流控制電路48。
In other embodiments, the
請參閱第9圖及第10圖,其中第9圖為本案第四實施例的儲能設備應用於供電系統的電路結構示意圖,第10圖為第9圖所示的儲能設備的從控制器的細部電路及其控制示意圖。相較於第7圖所示的儲能設備1b的功率調節系統4b僅利用單一的檢測電路42及一個集中式的控制器43控制四個轉換器41,本實施例的儲能設備1c的功率調節系統4c的控制器包含一個主控制器43M和三個從控
制器43S,即採用主-從控制模式,例如轉換器41a對應的控制器為主控制器43M,轉換器41b-41d對應的控制器為從控制器43S。與第三實施例相比,本實施例的主控制器43M中電流控制電路接收第一使能訊號PWMdis1,而非四個使能訊號,並根據第一使能訊號PWMdis1確定是否對輸出清零,坐標變換器471輸出一個三相控制指令Eabc,調製器472輸出轉換器41a的脈寬調變訊號PWM signal1。主控制器43M分別輸出使能訊號至四個轉換器41b-41d的驅動電路,輸出至四個轉換器的驅動電路的使能訊號可以相同也可以不同。如第10圖所示,每一從控制器43S包含電流控制電路的第一電流調節器464和第二電流調節器468和環流控制電路48,用於接收檢測電路42提供的電流反饋,主控制器43M提供的電流指令以及第二使能訊號PWMdis2,並輸出脈寬調變訊號PWM signal至驅動電路。例如圖10中以轉換器41b對應的從控制器43S為例,從控制器43S接收檢測電路42提供的電流反饋idfed和iqfed,主控制器43M提供的電流指令idref和iqref以及第二使能訊號PWMdis2,並輸出脈寬調變訊號PWM signal2至轉換器41b的驅動電路。但主控制器執行的功能和從控制器執行的功能不以此為限,可以靈活設計。在另一實施例中,主控制器43M可以只輸出使能訊號PWM dis1至轉換器41a的驅動電路,而通過從控制器輸出使能訊號PWM dis2/3/4至對應轉換器的驅動電路,例如轉換器41c對應的從控制器43S輸出使能訊號PWM dis3和脈寬調變訊號PWM signal3至轉換器41c的驅動電路。
Please refer to Figures 9 and 10, wherein Figure 9 is a schematic diagram of the circuit structure of the energy storage device of the fourth embodiment of the present case applied to the power supply system, and Figure 10 is a detailed circuit diagram of the slave controller of the energy storage device shown in Figure 9 and its control schematic diagram. Compared with the
請參閱第11圖及第12圖,其中第11圖為本案第五實施例的儲能設備應用於供電系統的電路結構示意圖,第12圖為第11圖所示的儲能設備的主控制器及從控制器的細部電路及其控制示意圖。如第11圖所示,功率調節系統4d的控制器採用主-從控制模式,包括一個集中式的控制器和四個從控制器,每一
從控制器與集中控制器通訊,且用於控制對應的轉換器41。與第三實施例相比,如第12圖所示,本實施例的主控制器43M包含能量管理單元44、使能單元45和功率控制電路461,462,463,465,466,467,但不包含電流控制電路。圖12中的從控制器43S與圖10中的從控制器相同,此處不再贅述。集中式的控制器和從控制器執行的功能可以進行靈活設計和分配。
Please refer to Figures 11 and 12, wherein Figure 11 is a schematic diagram of the circuit structure of the energy storage device of the fifth embodiment of the present case applied to the power supply system, and Figure 12 is a detailed circuit diagram of the master controller and slave controller of the energy storage device shown in Figure 11 and its control schematic diagram. As shown in Figure 11, the controller of the
於一些實施例中,為了降低濾波器的損耗,則於濾波器中增加旁路開關。請參閱第13圖,其為本案第六實施例的儲能設備應用於供電系統的電路結構示意圖。如圖所示,本實施例的功率調節系統4e的每一濾波器5更包含旁路開關54,並聯於阻尼電阻53,當旁路開關閉合,並聯的阻尼電阻53被短路,以減小電阻損耗,提高功率調節系統的效率。功率調節系統4e可根據供電系統2的強度確定閉合的旁路開關的個數,通常用短路比(SCR)表征供電系統的強弱,其中短路比通過供電系統的短路容量除以儲能設備的容量得到。短路比越大表示供電系統越強,則接入儲能設備後對供電系統的影響越小,即供電系統越穩定。當供電系統2的短路比較高時,例如短路比大於8時,則控制兩個濾波器5的旁路開關54,例如控制第二濾波器5及第四濾波器5的旁路開關54為閉合,以使對應的阻尼電阻53無法作用,進而減少電阻損耗。而當供電系統2的短路比較低時,例如短路比小於3時,則控制四個濾波器5的旁路開關54斷開,以使對應的阻尼電阻53持續作用。換句話說,本實施例的功率調節系統4d可根據供電系統2的強度切換旁路開關的投入或切斷的個數,當短路比較高時,控制多個旁路開關閉合,使多個濾波器的阻尼電阻被短路,以達到減少電阻損耗的功效,進一步提高功率調節系統的效率。
In some embodiments, in order to reduce the loss of the filter, a bypass switch is added to the filter. Please refer to Figure 13, which is a schematic diagram of the circuit structure of the energy storage device of the sixth embodiment of the present case applied to the power supply system. As shown in the figure, each
上述的所有功率調節系統以自動頻率控制的功能為範例進行說明,於一些實施例中,功率調節系統應用於其他功能時亦可使用上述控制方式。例如功率調節系統應用於電壓支撐、減緩頻率變化等功能亦可使用上述控制方式,以同時達到滿足功能需求、降低損耗及提高效率的優勢。功率調節系統應用於電壓支撐時,供電系統的主電參數為電壓幅值,根據電壓幅值確定功率指令,功率指令對應為無功功率指令。功率調節系統應用於減緩頻率變化時,供電系統的主電參數為頻率變化率,根據頻率變化率確定功率指令,功率指令對應為有功功率指令。 All the above-mentioned power regulation systems are explained using the function of automatic frequency control as an example. In some embodiments, the above-mentioned control method can also be used when the power regulation system is applied to other functions. For example, the above-mentioned control method can also be used when the power regulation system is applied to functions such as voltage support and frequency change mitigation, so as to simultaneously achieve the advantages of meeting functional requirements, reducing losses and improving efficiency. When the power regulation system is applied to voltage support, the main electrical parameter of the power supply system is the voltage amplitude, and the power command is determined according to the voltage amplitude, and the power command corresponds to the reactive power command. When the power regulation system is applied to frequency change mitigation, the main electrical parameter of the power supply system is the frequency change rate, and the power command is determined according to the frequency change rate, and the power command corresponds to the active power command.
請參閱第14圖,其為本案的功率調節系統的控制方法流程圖。執行步驟S1,獲取轉換器41的複數個轉換參數以及功率調節系統4的功率指令。執行步驟S2,根據複數個轉換參數產生脈寬調變訊號,且根據功率調節系統4的功率指令產生使能訊號。執行步驟S3,根據脈寬調變訊號及使能訊號控制複數個開關元件411的運作狀態。
Please refer to Figure 14, which is a flow chart of the control method of the power regulation system of this case. Execute step S1 to obtain multiple conversion parameters of the
在儲能設備運行過程中,可以根據能量管理系統(EMS)的指令確定是否執行上述低功率指令時封鎖脈寬調變訊號的控制模式。當根據EMS的指令(例如上級使能訊號)確定執行上述控制模式,則啟用該功能(例如控制器執行相關程序或步驟),低功率時功率調節系統進入熱備援狀態;當根據EMS的指令確定不執行上述控制模式,則屏蔽該功能(例如控制器屏蔽相關程序或步驟),無論功率指令是高或低,功率調節系統均進行PWM調製使輸出功率跟隨功率指令。 During the operation of the energy storage device, the control mode of blocking the pulse width modulation signal when executing the above-mentioned low power instruction can be determined according to the instructions of the energy management system (EMS). When the above-mentioned control mode is determined to be executed according to the instructions of the EMS (such as the superior enable signal), the function is enabled (such as the controller executes the relevant program or step), and the power regulation system enters the hot standby state when the power is low; when the above-mentioned control mode is determined not to be executed according to the instructions of the EMS, the function is shielded (such as the controller shields the relevant program or step), regardless of whether the power instruction is high or low, the power regulation system performs PWM modulation to make the output power follow the power instruction.
綜上所述,本案的儲能設備的功率調節系統參考其功率指令的範圍調整轉換器的工作狀態,在低功率指令或零功率指令時控制轉換器停止運 行,在高功率指令時控制轉換器快速恢復運行並輸出電能。因此,本案的功率調節系統在供電系統變化時快速回應以將供電系統調整回穩態,而在供電系統穩定時停止運作,降低功率調節系統的冷卻損耗,運行損耗和開關損耗,進而提高功率調節系統的運行效率。 In summary, the power regulation system of the energy storage device in this case adjusts the working state of the converter according to the range of its power command, controls the converter to stop running when there is a low power command or a zero power command, and controls the converter to quickly resume operation and output electric energy when there is a high power command. Therefore, the power regulation system in this case responds quickly when the power supply system changes to adjust the power supply system back to a stable state, and stops operating when the power supply system is stable, reducing the cooling loss, operating loss and switching loss of the power regulation system, thereby improving the operating efficiency of the power regulation system.
1:儲能設備 1: Energy storage equipment
2:供電系統 2: Power supply system
3:儲能單元 3: Energy storage unit
4:功率調節系統 4: Power regulation system
41:轉換器 41: Converter
411:開關元件 411: Switching components
412:驅動電路 412:Drive circuit
42:檢測電路 42: Detection circuit
43:控制器 43: Controller
44:能量管理單元 44: Energy management unit
45:使能單元 45: Enabling unit
46:功率控制單元 46: Power control unit
5:濾波器 5: Filter
51:濾波電感 51: Filter inductor
52:濾波電容 52: Filter capacitor
53:阻尼電阻 53: Damping resistor
6:系統開關 6: System switch
Claims (23)
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Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
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Family Applications (1)
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- 2023-07-07 TW TW112125561A patent/TWI867615B/en active
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