能量雙向變換器的運(yùn)用

能量雙向變換器系統(tǒng)的運(yùn)用

深圳市高斯寶電氣技術(shù)有限公司

2012-08-25高效節(jié)能技術(shù)目錄■公司概況■項(xiàng)目概況■典型運(yùn)用一■典型運(yùn)用二公司概況__簡(jiǎn)介深圳市高斯寶電氣技術(shù)有限公司

成立于2006年,位于深圳市寶安區(qū)。公司致力于電子電力領(lǐng)域電源、磁控管驅(qū)動(dòng)電源、節(jié)能環(huán)保電源、通訊設(shè)備電源等的技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)品制造和設(shè)備集成?！龉靖艣r■項(xiàng)目概況■典型運(yùn)用一■典型運(yùn)用二■前言項(xiàng)目概況__前言在能源日趨緊張的今天，節(jié)能技術(shù)的運(yùn)用尤為重要，高斯寶電氣技術(shù)公司憑借多年的技術(shù)積累和創(chuàng)新，在實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換領(lǐng)域取得突破性成果，主要專利包括：201120002782.4：《一種能量雙向流動(dòng)的電池充放電系統(tǒng)》201220003012.6：《一種三相交流和直流的雙向變換器》201220003011.1：《一種單相交流和直流的雙向變換器》201210002151.1：《一種隔直流雙向變換器》201220129691.1：《一種能實(shí)現(xiàn)輸出恒流控制的開(kāi)關(guān)電源電路》為電池生產(chǎn)企業(yè)實(shí)現(xiàn)新型節(jié)能的化成與分容系統(tǒng)，革新了電池生產(chǎn)工藝和成本控制；同時(shí)也為儲(chǔ)能行業(yè)和新能源接入電網(wǎng)提供了高效的解決方案。典型運(yùn)用：1.基于級(jí)聯(lián)雙向變換器和公共母線的節(jié)能型電池化成分容系統(tǒng)2.新型儲(chǔ)能及新能源接入一體化方案■公司概況■項(xiàng)目概況■典型運(yùn)用一■典型運(yùn)用二典型運(yùn)用一：基于級(jí)聯(lián)雙向變換器和公共母線的節(jié)能型電池化成分容系統(tǒng)■項(xiàng)目簡(jiǎn)介

本項(xiàng)目是為新型電池生產(chǎn)中的化成分容過(guò)程提供一種全新的高效節(jié)能的方案，實(shí)現(xiàn)單相/三相隔離雙向變換器及數(shù)字控制，高精度不隔離雙向變換器及其數(shù)字控制，采用DSP對(duì)隔離和不隔離的雙向變換器進(jìn)行數(shù)字控制，實(shí)現(xiàn)能量雙向流動(dòng)的共公直流母線，并通過(guò)上位機(jī)的智能控制，實(shí)現(xiàn)電池化成分容時(shí)在盡量在公共直流母線級(jí)進(jìn)行能量雙向流動(dòng)和共享。對(duì)于多余和不足的能量，則通過(guò)雙向變換器在交流母線級(jí)進(jìn)行共享。項(xiàng)目的預(yù)期目標(biāo)是進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)突破，最終實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能的電池化成分容系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化，能夠最大限度的實(shí)現(xiàn)化成分容過(guò)程中的能量重復(fù)利用或回收，降低電池化成分容過(guò)程中的能源能耗，實(shí)現(xiàn)綠色節(jié)能，支持電池行業(yè)的發(fā)展。 項(xiàng)目概況__化成分容系統(tǒng)

■項(xiàng)目的先進(jìn)性本項(xiàng)目的先進(jìn)性一方面體現(xiàn)在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的先進(jìn)性，采用多級(jí)能量雙向流動(dòng)的公共母線和分時(shí)批處理模式實(shí)現(xiàn)各個(gè)層次的能量回收共享，另一方面體現(xiàn)在技術(shù)先進(jìn)性上，采用數(shù)字控制的隔離和不隔離的雙向變換器是項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)的主要技術(shù)。項(xiàng)目的先進(jìn)性表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1、在多級(jí)直流母線范疇內(nèi)進(jìn)行能量的復(fù)用，提高節(jié)能的效率；

2、采用分時(shí)充放電模式實(shí)現(xiàn)高層次的共享；

3、全部環(huán)節(jié)采用雙向變換器，實(shí)現(xiàn)最大效率的節(jié)能；

4、全數(shù)字控制的隔離雙向變換器和非隔離雙向變換器；

5、充放電是進(jìn)行同步整流的Buck和Boost控制，或全橋控制；

6、前級(jí)的雙向變換器可實(shí)現(xiàn)并聯(lián)，提高系統(tǒng)可靠性，方便擴(kuò)容；

7、后級(jí)的雙向變換器采用全數(shù)字控制，方便設(shè)置和集散控制；

8、采用模塊化結(jié)構(gòu)，可根據(jù)客戶需要，迅速配置出客戶需求的產(chǎn)品。項(xiàng)目概況__化成分容系統(tǒng)項(xiàng)目概況__化成分容系統(tǒng)最小系統(tǒng)構(gòu)成項(xiàng)目概況__化成分容系統(tǒng)例：采用每顆3.8V2AH電池進(jìn)行三充兩放工藝評(píng)估，1A充放電電流傳統(tǒng)方案：采用6V線性充電和放電模式；消耗的功率為(6V*1A*3)/0.7=25.7w；最小系統(tǒng)方案：1A充電和放電消耗的功率為：3V*1A/(0.85*0.9)*3-3V*1A*(0.85*0.9)*2=7.2w所需功率為原先的28%■最小系統(tǒng)的節(jié)能效果項(xiàng)目概況__化成分容系統(tǒng)復(fù)雜系統(tǒng)構(gòu)成■復(fù)雜系統(tǒng)的節(jié)能效果例：采用每顆3.8V2AH電池進(jìn)行三充兩放工藝評(píng)估，1A充放電電流

傳統(tǒng)方案：采用6V線性充電和放電模式，消耗的功率為：

(6V*1A*3)/0.7=25.7w；最優(yōu)系統(tǒng)方案：如果完全最優(yōu)，電池放電完全給其它電池充電。所需要的能量不需要再?gòu)闹绷髯儞Q為交流，和再?gòu)慕涣髯儞Q為直流的過(guò)程，因此效率可以提升，可以近似為：

7.2*0.85*0.85=5.2w所需功率為原先的20%項(xiàng)目概況__化成分容系統(tǒng)

■項(xiàng)目所解決的關(guān)鍵技術(shù)

1、單相輸入到直流母線的隔離雙向變換技術(shù)高頻隔離的雙向變換器，采用數(shù)字控制，簡(jiǎn)化系統(tǒng)，降低系統(tǒng)造價(jià)。2、三相輸入到直流母線的隔離雙向變換技術(shù)

大功率場(chǎng)合情況下，需采用三相功率電源。因此需研究三相輸入的高頻隔離雙向變換器，其相關(guān)控制和算法是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。

3、雙向變換器數(shù)字控制及輸出并聯(lián)技術(shù)

本方案中采用DSP進(jìn)行數(shù)字控制，輸出并聯(lián)采用CANbus通信進(jìn)行均流，避免雙向變換器形成環(huán)流。

4、不隔離的雙向變換器的數(shù)字控制技術(shù)

針對(duì)產(chǎn)業(yè)化的需要，有兩種不隔離的雙向變換器，一種不需要放電到零，一種需要放電到零，因此需對(duì)其拓?fù)浜涂刂七M(jìn)行研究，特別是為簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)置和上位機(jī)通信，可采用數(shù)字控制實(shí)現(xiàn)。項(xiàng)目概況__化成分容系統(tǒng)■項(xiàng)目所解決的關(guān)鍵技術(shù)

5、基于公共直流母線的分時(shí)電池充放電控制技術(shù)

采用公共直流母線和分時(shí)控制模式，可以實(shí)現(xiàn)能量在直流母線級(jí)的共享，對(duì)系統(tǒng)管理和分時(shí)控制，需結(jié)合產(chǎn)業(yè)需要精心設(shè)計(jì)。6、電池電壓放電到零的拓?fù)浼皵?shù)字控制方法

在動(dòng)力電池，液流電池（大功率儲(chǔ)能用）等應(yīng)用場(chǎng)合，將電池電壓放電到零，進(jìn)行清空是必要工藝過(guò)程，研究合理的拓?fù)浜涂刂品椒ㄊ潜匾摹?、開(kāi)關(guān)型高精度電流電壓控制及采樣系統(tǒng)

采用數(shù)字控制能夠簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)控制的靈活性，但由于其自帶的精度為12位AD，如何提高系統(tǒng)精度，滿足實(shí)際使用的需要，是需要研究的關(guān)鍵問(wèn)題之一。項(xiàng)目概況__化成分容系統(tǒng)

■項(xiàng)目在執(zhí)行期內(nèi)可考核的技術(shù)指標(biāo)

高頻單相/三相隔離變換器基本指標(biāo)如下表：

項(xiàng)目概況__化成分容系統(tǒng)

■項(xiàng)目在執(zhí)行期內(nèi)可考核的技術(shù)指標(biāo)

數(shù)字控制非隔離變換器基本指標(biāo)如下表：項(xiàng)目概況__化成分容系統(tǒng)■本項(xiàng)目在行業(yè)發(fā)展中的地位和作用

1、能夠給電池生產(chǎn)過(guò)程提供高效節(jié)能的方案；2、形成多級(jí)直流母線進(jìn)行能量在各級(jí)直流母線進(jìn)行共享，大部分能量不需要回饋到電網(wǎng)就能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)用；3、支撐中小容量，大容量電池等混合生產(chǎn)的化成分容，將革新大規(guī)模電池生產(chǎn)過(guò)程中化成和分容的節(jié)能模式；4、引領(lǐng)行業(yè)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)綠色、高效節(jié)能，支撐電池工業(yè)的大規(guī)模發(fā)展。項(xiàng)目概況__化成分容系統(tǒng)■項(xiàng)目預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)的社會(huì)效益1、節(jié)能減排；2、本項(xiàng)目技術(shù)先進(jìn)，將帶動(dòng)電池化成分容技術(shù)進(jìn)步；3、大幅降低系統(tǒng)成本造價(jià)，系統(tǒng)提升工廠分容化成時(shí)的節(jié)能水平；4、增強(qiáng)國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力；5、可創(chuàng)造新的就業(yè)崗位；6、帶動(dòng)相關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。項(xiàng)目概況__化成分容系統(tǒng)■公司概況■項(xiàng)目概況■典型運(yùn)用一■典型運(yùn)用二典型運(yùn)用二：新型儲(chǔ)能及新能源接入一體化方案■項(xiàng)目簡(jiǎn)介

本項(xiàng)目是為儲(chǔ)能系統(tǒng)提供一套高效節(jié)能的方案，從實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的電池儲(chǔ)能的高效整流、逆變，到集合多種新型能源（如太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等）的接入電網(wǎng)方案，以至建立完整的萬(wàn)能一體化企業(yè)內(nèi)部微網(wǎng)系統(tǒng)，使錯(cuò)峰用電，以及各種新能源的補(bǔ)充供電有系統(tǒng)的解決方案，同時(shí)通過(guò)諧波治理，減少無(wú)功損耗；通過(guò)內(nèi)部微網(wǎng)系統(tǒng)，將多種新型能源及后備能源優(yōu)先在本地使用，最大限度減少對(duì)公共電網(wǎng)的沖擊。項(xiàng)目在關(guān)鍵技術(shù)取得突破，配合智能控制系統(tǒng)，將大幅度降低儲(chǔ)能過(guò)程的損耗和整體成本，促使儲(chǔ)能及新能源的廣泛實(shí)際運(yùn)用。 項(xiàng)目概況__儲(chǔ)能及新能源項(xiàng)目概況__儲(chǔ)能及新能源基本系統(tǒng)：電池儲(chǔ)能系統(tǒng)整流/逆變電池充放電管理功能及特點(diǎn)：1.可實(shí)現(xiàn)對(duì)電池儲(chǔ)能的高效管理；2.可實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的諧波補(bǔ)償；3.適合運(yùn)用在錯(cuò)峰用電及后備電源領(lǐng)域。電池組項(xiàng)目概況__儲(chǔ)能及新能源新型儲(chǔ)能及諧波治理：新能源接入一體化方案整流/逆變工廠負(fù)載電流檢測(cè)電流檢測(cè)電池接入模塊太陽(yáng)能接入模塊風(fēng)能接入模塊生物質(zhì)能發(fā)電接入模塊控制系統(tǒng)直流母線功能及特點(diǎn)：1.可實(shí)現(xiàn)對(duì)電池儲(chǔ)能的高效管理；2.可通過(guò)新能源給電池充電，多余能量通過(guò)電網(wǎng)平滑后接入電網(wǎng)；3.太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等多種新能源互補(bǔ)運(yùn)用；4.減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊影響；5.同時(shí)進(jìn)行諧波治理，減少無(wú)功損耗。項(xiàng)目概況__儲(chǔ)能及新能源最優(yōu)系統(tǒng)：一體化接入微網(wǎng)系統(tǒng)整流工廠負(fù)載電池接入模塊太陽(yáng)能接入模塊風(fēng)能接入模塊生物質(zhì)能發(fā)電接入模塊控制系統(tǒng)逆變直流母線功能及特點(diǎn)：1.萬(wàn)能一體化系統(tǒng)，從電網(wǎng)只吸收有功，諧波保持良好；2.工廠組成微網(wǎng)系統(tǒng)，電網(wǎng)停電情況下，可利用自身系統(tǒng)的新能源、電池等保障運(yùn)行；3.新能源優(yōu)先自身微網(wǎng)使用，不沖擊電網(wǎng)，對(duì)電網(wǎng)無(wú)影響；4.電池儲(chǔ)能平滑應(yīng)用，優(yōu)先選擇新能源對(duì)電池充電；5.多種新能源互補(bǔ)應(yīng)用。

公司堅(jiān)持以電力電子及其控制技術(shù)作為公司的核心競(jìng)爭(zhēng)