儲能變流器實現(xiàn)蓄電池與電網(wǎng)之間的能量交換

儲能技術(shù)是緊緊牽動著新能源行業(yè)發(fā)展的，儲能具有消除晝夜峰谷差，實現(xiàn)平滑輸出、調(diào)峰調(diào)頻和備用容量的作用，滿足了新能源發(fā)電平穩(wěn)、安全接入電網(wǎng)的要求，可以有效減少棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象。這是一個典型的分布式儲能系統(tǒng)架構(gòu)：

在整個儲能系統(tǒng)中，功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（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(gòu)成的裝置，它連接著電池系統(tǒng)和交流電網(wǎng)，是 電池儲能系統(tǒng)與外界進(jìn)行能量交換的關(guān)鍵組成部分。

儲能變流器主要功能是實現(xiàn)蓄電池與電網(wǎng)之間的能量交換，對蓄電池進(jìn)行充放電的控制和管理。在并網(wǎng)系統(tǒng)中，變流器主要運行在電流源（P/Q）模式，實現(xiàn)對電網(wǎng)的削峰填谷、調(diào)頻調(diào)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(tǒng)的主要功能是實現(xiàn)電網(wǎng)和蓄電池之間的電能轉(zhuǎn)換，并對交換過程進(jìn)行監(jiān)控和管理。這一系統(tǒng)包括蓄電池、電池管理設(shè)備和能量管理設(shè)備，通常電站還配有隔離變壓器和輔助供電設(shè)備。示意圖如下

系統(tǒng)中電池（Bat）側(cè) 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(wǎng)和離網(wǎng)兩種運行模式。 在并網(wǎng)運行中，儲能變流器交流側(cè)連接電網(wǎng)，直流側(cè)連接蓄電池。與電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)配合，參與電網(wǎng)調(diào)壓調(diào)頻，實現(xiàn)對電網(wǎng)負(fù)荷的削峰填谷。

根據(jù)選擇的運行模式，可對蓄電池進(jìn)行恒壓、恒流和恒功率充放電。 在離網(wǎng)運行中，儲能變流器直流側(cè)連接蓄電池，系統(tǒng)運行可輸出固定頻率和有效值的三相交流電壓，實現(xiàn)對交流側(cè)負(fù)荷的持續(xù)供電。

我們先看一下1000/630kW儲能變流器

該變流器中，直流側(cè)和交流側(cè)的電流都超過1000A，在這種大電流的系統(tǒng)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(chǎn)品，小容量的光伏逆變器到1kW以下。

這樣，在設(shè)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(guān)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(yè)、汽車、商業(yè)和通信系統(tǒng)中交流或直流電流傳感的經(jīng)濟(jì)而精確的解決方案。小封裝是空間受限應(yīng)用的理想選擇，同時由于減少了電路板面積而節(jié)省了成本。

典型應(yīng)用包括電機(jī)控制、負(fù)載檢測和管理、開關(guān)電源和過電流故障保護(hù)。

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(chǎn)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(yīng)用開發(fā)的隔離集成式電流傳感芯片。CH704 內(nèi)置 0.1 mΩ 的初級導(dǎo)體電阻，有效降低芯片發(fā)熱支持大電流檢測：±50A, ±100A, ±150A, ±200A。

其內(nèi)部集成獨特的溫度補(bǔ)償電路以實現(xiàn)芯片在 -40 到150度全溫范圍內(nèi)良好的一致性。出廠前芯片已做好靈敏度和靜態(tài)（零電流）輸出電壓的校準(zhǔn)，在全溫度范圍內(nèi)提供 ±2% 的典型準(zhǔn)確性。

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(huán)的方式，使用可編程的霍爾傳感器，能夠?qū)崿F(xiàn)高達(dá)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(yīng)時間，0.8 – 24 mV/G 可編程，全溫-40到150度范圍內(nèi)可實現(xiàn) 2% 精度。芯片出廠前完成靜態(tài)（零電流）輸出電壓的校準(zhǔn)。

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(jīng)驗或需求，可以相互交流。

審核編輯：劉清