儲能技術是緊緊牽動著新能源行業發展的,儲能具有消除晝夜峰谷差,實現平滑輸出、調峰調頻和備用容量的作用,滿足了新能源發電平穩、安全接入電網的要求,可以有效減少棄風、棄光現象。這是一個典型的分布式儲能系統架構:
在整個儲能系統中,功率轉換系統(Power ConversionSystem, PCS)是其中的核心部件。PCS 是一種由電力電子變換器件構成的裝置,它連接著電池系統和交流電網,是 電池儲能系統與外界進行能量交換的關鍵組成部分。
儲能變流器主要功能是實現蓄電池與電網之間的能量交換,對蓄電池進行充放電的控制和管理。在并網系統中,變流器主要運行在電流源(P/Q)模式,實現對電網的削峰填谷、調頻調峰、有功儲備以及無功支撐。同時,變流器也具備恒壓、恒流和恒功率的多種充放電模式。 儲能變流系統的主要功能是實現電網和蓄電池之間的電能轉換,并對交換過程進行監控和管理。這一系統包括蓄電池、電池管理設備和能量管理設備,通常電站還配有隔離變壓器和輔助供電設備。示意圖如下
系統中電池(Bat)側 1 路輸入,輸出為三相三線制輸出,主功率原理框圖如圖所示:
儲能變流器支持并網和離網兩種運行模式。 在并網運行中,儲能變流器交流側連接電網,直流側連接蓄電池。與電網調度系統配合,參與電網調壓調頻,實現對電網負荷的削峰填谷。根據選擇的運行模式,可對蓄電池進行恒壓、恒流和恒功率充放電。 在離網運行中,儲能變流器直流側連接蓄電池,系統運行可輸出固定頻率和有效值的三相交流電壓,實現對交流側負荷的持續供電。
我們先看一下1000/630kW儲能變流器
直流側參數 | 最大直流功率 (kW) | 693kW |
直流母線最高電壓 (V) | 1000V | |
直流側最大電流 (A) | 1195A | |
直流電壓工作范圍 (V) | 550 ~ 1000V | |
滿載工作范圍 (V) | 580 ~ 850V | |
直流電壓紋波系數 (%) | <2% | |
交流參數 (并網) |
額定功率 (kW) | 630kW |
最大輸出功率 (kW) | 693kW | |
額定輸出電流 | 957A | |
最大輸出電流 | 1148A | |
交流接入方式 | 三相三線 | |
隔離方式 | 無隔離 | |
無功范圍 (kvar) | -630kvar ~ 630kvar | |
額定電網電壓 (V) | 380V | |
額定電網頻率 (Hz) | 50Hz/60Hz | |
允許頻率偏差(Hz) | ±2Hz | |
電流總諧波畸變率 (%) | <3%(額定功率) | |
功率因數 | -1 ~ +1 | |
充放電轉換時間 (ms) | <30ms |
該變流器中,直流側和交流側的電流都超過1000A,在這種大電流的系統中,一般會使用電流互感器來檢測電流。
另外,在實際使用的儲能變流器和光伏逆變器中,大量使用250kW的產品,小容量的光伏逆變器到1kW以下。這樣,在設備中需要檢測的電流就會有從5A到1000A不等的測量范圍,那么,如何選擇一款合適的器件來檢測電流就是一個比較關鍵的問題。
我們可以把電流檢測分為幾個范圍。
1,檢測5A到70A的直流或交流電流。
檢測5A到50A的直流或交流電一般選用芯片式的霍爾電流傳感器,比如
CH701電流傳感器IC,是工業、汽車、商業和通信系統中交流或直流電流傳感的經濟而精確的解決方案。小封裝是空間受限應用的理想選擇,同時由于減少了電路板面積而節省了成本。典型應用包括電機控制、負載檢測和管理、開關電源和過電流故障保護。 參考文章:霍爾傳感器芯片該如何選型
CH701可以檢測到50A峰值的電流。
如果需要檢測更大電流,需要更高的隔離電壓,可以選擇更大電流范圍的產品,比如16腳的CH701W系列,電流范圍可以到70A,絕緣耐壓可以到4800Vrms:
2,檢測50A到200A的直流或交流電流。
可以選用直插型的電流傳感器
CH704 是專為大電流檢測應用開發的隔離集成式電流傳感芯片。CH704 內置 0.1 mΩ 的初級導體電阻,有效降低芯片發熱支持大電流檢測:±50A, ±100A, ±150A, ±200A。其內部集成獨特的溫度補償電路以實現芯片在 -40 到150度全溫范圍內良好的一致性。出廠前芯片已做好靈敏度和靜態(零電流)輸出電壓的校準,在全溫度范圍內提供 ±2% 的典型準確性。
參考文章:意瑞半導體推出250A霍爾電流傳感器產品,可以替換Allegro的ACS758/ACS770/ACS772
3,檢測200A到1000A以上的直流或交流電流。
可以選用線性霍爾加磁環的方式,使用可編程的霍爾傳感器,能夠實現高達1500A的電流檢測。
例如:CHI612 可編程線性霍爾芯片,支持 5V 單電源供電。120 kHz帶寬,< 3us 響應時間,0.8 – 24 mV/G 可編程,全溫-40到150度范圍內可實現 2% 精度。芯片出廠前完成靜態(零電流)輸出電壓的校準。
參考文章:國產汽車級可編程線性霍爾傳感器CHA611,可以替代Allegro的A1363系列產品,解決汽車級芯片缺貨難題
總之,使用,對于雙向變流器和光伏逆變器,總會有合適的方式來檢測電流。如果有這方面的經驗或需求,可以相互交流。
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原文標題:儲能雙向變流器(PCS)設備中的電流檢測方法
文章出處:【微信號:dldzjsyyy,微信公眾號:電力電子技術與應用】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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