(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 107276119 A(43)申请公布日 2017.10.20
(21)申请号 201710412166.8(22)申请日 2017.06.02
(71)申请人 北京科诺伟业科技股份有限公司
地址 100083 北京市海淀区王庄路1号清华
同方科技广场B座23层(72)发明人 王琳 许洪华
(74)专利代理机构 北京科迪生专利代理有限责
任公司 11251
代理人 关玲(51)Int.Cl.
H02J 3/38(2006.01)H02J 3/32(2006.01)
权利要求书1页 说明书3页 附图3页
(54)发明名称
一种储能变流器黑启动方法(57)摘要
一种储能变流器黑启动方法，其直流断路器启动线圈的供电电源由储能变流器交流侧输出电压提供。闭合预充电接触器后，直流电压源通过预充电电阻为直流电容供电。当直流电容电压满足条件后，启动调制，储能变流器离网运行，此时储能变流器输出交流电压为直流断路器启动线圈提供供电电压，直流侧通过带预充电电阻和预充电接触器串联支路供电。接收到用户发出的直流断路器闭合指令后，直流断路器闭合，同时断开预充电接触器将预充电电阻切出供电回路，通过直流断路器为储能变流器直流侧供电。
CN 107276119 ACN 107276119 A
权 利 要 求 书
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1.一种储能变流器黑启动方法，所述储能变流器包括：直流电压源(Udc)、预充电电阻(R1)、预充电接触器(K1)、直流断路器(K2)、直流电容(C1)、储能变流器桥式电路(Inv)、滤波器(LC)、主接触器(K3)、负载电阻(Rload)、并网接触器(K4)，以及电网电压源(Ug)；所述的直流电压源(Udc)通过预充电电阻(R1)串联预充电接触器(K1)，或者通过直流断路器(K2)连接直流电容(C1)，为直流电容(C1)充电；预充电电阻(R1)与预充电接触器(K1)的串联与直流断路器(K2)并联；直流电压源(Udc)为储能蓄电池组；直流电容(C1)的后级接储能变流器桥式电路(Inv)，储能变流器桥式电路(Inv)的后级连接滤波器(LC)，滤波器(LC)的后级连接主接触器(K3)，为负载(Rload)供电，主接触器(K3)后级连接并网接触器(K4)，并网接触器(K4)后级连接电网电压源(Ug)，其特征在于：当所述的储能变流器自检完成，确认无故障后，若储能变流器接收到用户发出的预充电接触器(K1)闭合指令，同时检测到直流电压源(Udc)的电压大于储能变流器设置的自启动电压，则闭合预充电接触器(K1)，此时直流电压源(Udc)通过预充电电阻(R1)为直流电容(C1)供电；当满足直流电容电压大于储能变流器设置的阈值条件后，若储能变流器接收到用户发出的启动调制指令，则储能变流器桥式电路(Inv)启动调制，储能变流器离网运行，此时储能变流器的交流侧输出单相有效值电压为220V的交流电，储能变流器的直流侧通过预充电电阻(R1)和预充电接触器(K1)串联支路供电；储能变流器桥式电路(Inv)输出交流电压为直流断路器(K2)的启动线圈提供启动电圧；此时若接收到用户发出的直流断路器(K2)闭合指令，储能变流器则闭合直流断路器(K2)，同时断开预充电接触器(K1)，将预充电电阻(R1)切出供电回路，通过直流断路器(K2)为储能变流器的直流侧建立电压。
2.按照权利要求1所述的储能变流器黑启动方法，其特征在于：所述的储能变流器发出变流器桥式电路(Inv)启动调制指令与发出闭合直流断路器(K2)指令的时间间隔为10s以内。
3.按照权利要求1所述的储能变流器黑启动方法，其特征在于：所述的储能变流器的预充电接触器闭合后即启动调制，使储能变流器调制运行输出单相有效值为220V的正弦交流电压为直流断路器的启动线圈提供供电电压，然后再闭合直流断路器，同时将预充电电阻与预充电接触器串联回路切出直流供电回路。
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说 明 书
一种储能变流器黑启动方法
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技术领域
[0001]本发明涉及一种储能变流器的启动方法。
背景技术
[0002]随着可再生能源的广泛利用和对用户供电可靠性要求的提高，分布式发电和微电网技术迅速发展。在微电网系统中，储能变流器是保障微电网正常运行，调节微网电源性能，保证负荷供电质量的重要环节。储能变流器是储能系统与交流电网之间进行双向能量传递的关键设备。近年来，关于储能变流器的研究越来越受到关注。
[0003]微网储能变流器中作为直流电压源供电开关的直流断路器常用的启动线圈有220VAC交流启动线圈和24VDC直流启动线圈两种。24V直流启动线圈的供电电源由储能变流器系统中的开关电源提供；220V交流启动线圈一般由变流器系统中的不间断电源(UPS)提供。
[0004]采用UPS提供直流断路器启动电源的微网储能变流器中存在长时间未使用自动耗电至馈电，从而导致UPS无法启动的缺点。而我国布局的微网电站多处于草原、山顶、海边等边远野外地点，此时若发生UPS长期停用导致无法启动的现象，由于处于野外环境很难找到电源为UPS充电，则将面临储能变流器中的直流断路器无法闭合，导致变流器无法启机。[0005]传统的储能变流器的启动方式如图1所示。储能变流器自检完成，确认无故障，此时检测到直流电压源电压大于自启动电压，并且接收到用户发出的预充电接触器闭合指令，则闭合预充电接触器，通过预充电电阻向直流电容充电。至直流电容电压大于设定值后，闭合直流断路器，同时断开预充电接触器，此时完成储能变流器直流侧的电压建立。然后启动调制，变流器离网启动，至此时为止，储能变流器交流侧电压成功建立。[0006]在此流程中，一旦为直流断路器启动线圈供电的UPS由于长期停用馈电而导致直流断路器无法闭合，则将导致储能变流器的流程就此中断无法向下执行。因此，采用UPS提供直流断路器启动电源的微网储能变流器中存在UPS长时间未使用自动耗电至馈电导致直流断路器无法闭合的缺点。
发明内容
[0007]本发明的目的是克服现有技术的缺点，提出一种储能变流器的黑启动方法。在采用启动线圈供电电压为220VAC的直流断路器的储能变流器中，本发明可以避免发生直流断路器启动线圈供电电源UPS长期停用导致馈电，造成直流断路器无法闭合的现象。[0008]应用本发明的储能变流器的硬件结构包括：直流电压源、预充电电阻、预充电接触器、直流断路器、直流电容、储能变流器桥式电路、LC滤波器、主接触器、并网接触器和电网电压源。
[0009]直流电压源通过预充电电阻串联预充电接触器，或者通过直流断路器连接直流电容，为直流电容充电。预充电电阻和预充电接触器的串联支路与直流断路器并联，直流电压源为储能蓄电池组。直流电容的后级连接储能变流器桥式电路，直流电容充电完成后，储能
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说 明 书
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变流器桥式电路即可启动调制。储能变流器桥式电路的后级连接LC滤波器，LC滤波器的后级连接主接触器，为负载供电。启动调制后储能变流器桥式电路输出的交流电压经LC滤波器输出稳定的三相正弦交流电压。此时若储能变流器接收到用户发出的主接触器闭合指令，闭合主接触器，储能变流器输出电压经过主接触器输送到负载端，为负载供电。主接触器的后级连接并网接触器，并网接触器的后级连接电网电压源。主接触器闭合后，若接收到用户发出的并网指令，并且电网电压正常，则闭合并网接触器，储能变流器并网运行。[0010]应用本发明的储能变流器中，其直流断路器的启动线圈供电电压为220VAC；预充电接触器启动线圈供电电压为24VDC；预充电电阻的功率等级满足其离网启动瞬间的冲击电流的要求。
[0011]本发明无须增加储能变流器的硬件设施，仅更改储能变流器的启动步骤即可实现储能变流器的黑启动，在未增加硬件成本的基础上提高了储能变流器的运行可靠性。[0012]本发明应用于以220VAC线圈作为启动线圈的直流断路器的储能变流器。本发明启动方法步骤如下：
[0013]当储能变流器自检完成，确认无故障后，若储能变流器接收到用户发出的预充电接触器发出的闭合指令，同时储能变流器检测到直流电压源电压大于储能变流器设置的自启动电压，则闭合预充电接触器，此时直流电压源通过预充电电阻为直流电容充电；当直流电容电压大于储能变流器设置的阈值，满足条件后，若储能变流器接收到用户发出的启动调制指令，则储能变流器启动调制，储能变流器离网运行，此时储能变流器的交流侧输出单相有效值电压为220V的交流电，直流侧通过预充电电阻和预充电接触器串联支路供电；采用储能变流器输出交流电压为直流断路器的启动线圈提供启动电圧，此时若储能变流器接收到直流断路器闭合指令，则闭合直流断路器，同时断开预充电接触器，将预充电电阻切出供电回路，通过直流断路器为直流侧建立电压。同时为避免储能变流器带预充电电阻长期运行，导致预充电电阻损坏，应该将启动调制指令与闭合直流断路器指令的下发时间间隔缩短至10s以内。
[0014]本发明储能变流器黑启动方法，不存在UPS长期停用，致使直流断路器启动线圈供电电源电力不足，从而导致直流断路器无法闭合的情况。本发明中，闭合预充电接触器后，直流电压源通过预充电电阻为直流电容供电。至直流电容电压满足条件后，储能变流器启动调制离网运行。，此时储能变流器输出交流电压为直流断路器启动线圈提供启动电圧，储能变流器直流侧通过预充电电阻和预充电接触器串联支路供电。储能变流器接收到用户发出的直流断路器闭合指令后，闭合直流断路器，同时断开预充电接触器将预充电电阻切出供电回路，由直流断路器为储能变流器直流侧供电。[0015]本发明的效果：
[0016]本发明在不增加储能变流器硬件设施的基础上，仅对储能变流器启动步骤进行相应更改就能实现储能变流器的黑启动，降低了储能变流器的开发成本，提高了储能变流的可靠性。
附图说明
[0017]图1储能变流器传统启动方式流程图；[0018]图2储能变流器结构图；
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说 明 书
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图3本发明储能变流器黑启动方法的流程图。
具体实施方式
[0020]以下结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。
[0021]本发明所述的储能变流器黑启动方法可以避免在UPS长期停用，致使直流断路器启动线圈供电电源电力不足，从而导致直流断路器无法闭合的情况出现。本发明中直流断路器启动线圈的供电电源由储能变流器交流侧输出电压提供。[0022]应用本发明的储能变流器的结构如图2所示，储能变流器包括：直流电压源Udc、预充电电阻R1、预充电接触器K1、直流断路器K2、直流电容C1、储能变流器桥式电路Inv、LC滤波器、主接触器K3、负载电阻Rload、并网接触器K4、电网电压源Ug。[0023]直流电压源Udc通过预充电电阻R1串联预充电接触器K1，或者通过直流断路器K2连接直流电容C1，为直流电容C1充电。预充电电阻R1与预充电接触器K1的串联支路与直流断路器K2并联。直流电压源Udc为储能蓄电池组。直流断路器K2的启动线圈供电电压为220VAC。预充电接触器K1的启动线圈供电电压为24VDC。预充电电阻R1的功率等级满足其离网启动瞬间的冲击电流的要求。直流电容C1的后级接储能变流器桥式电路Inv，直流电容C1充电完成后储能变流器桥式电路Inv即可启动调制。储能变流器桥式电路Inv的后级连接LC滤波器，LC滤波器的后级连接主接触器K3，为负载Rload供电。启动调制后储能变流器桥式电路Inv输出的交流电压经LC滤波器，输出稳定的三相正弦交流电压。此时若储能变流器接收到用户发出的主接触器K3闭合指令，则闭合主接触器K3，储能变流器输出电压经过主接触器K3输送到负载端，为负载Rload供电。主接触器K3的后级连接并网接触器K4，并网接触器K4的后级连接电网电压源Ug。主接触器K3闭合后若接收到并网指令，并且电网电压源Ug正常，则并网接触器K4闭合，储能变流器并网运行。
[0024]本发明储能变流器黑启动方法的流程如图3所示。当储能变流器自检完成，确认无故障后，若储能变流器接收到用户发出的预充电接触器K1闭合指令，同时检测到直流电压源Udc电压大于储能变流器设置的自启动电压，则闭合预充电接触器K1，此时直流电压源Udc通过预充电电阻R1为直流电容C1供电；当满足直流电容电压大于储能变流器设置的阈值条件后，若储能变流器接收到用户发出的启动调制指令，则储能变流器桥式电路Inv启动调制，储能变流器离网运行，此时储能变流器交流侧输出单相有效值电压为220V的交流电，直流侧通过预充电电阻R1和预充电接触器K1串联支路供电。储能变流器输出交流电压为直流断路器K2的启动线圈提供启动电圧；此时若接收到用户发出的直流断路器K2闭合指令，储能变流器则闭合直流断路器K2，同时断开预充电接触器K1，将预充电电阻R1切出供电回路，通过直流断路器K2为储能变流器的直流侧建立电压。为避免储能变流器带预充电电阻R1长期运行，导致预充电电阻R1损坏，应该将启动调制指令与闭合直流断路器K2指令的下发时间间隔缩短至10s以内。
[0025]本发明在不增加储能变流器硬件设施的前提下，仅对储能变流器的启动步骤进行处理，即可解决UPS长期停用馈电致使直流断路器无法闭合的问题，提高了储能变流器的可靠性，降低了储能变流器的开发成本。
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