储能双向逆变器(PCS)重要功能实验介绍

PCS重要功能实验介绍

一、并离网切换控制

（1）主动离网：并网转离网无缝切换，当电网出现故障时，储能系统能够快速识别并迅速切换到离网运行模式，切换的时间应足够短，最大限度地减少电网故障对供电系统内负荷和电源的影响。项目采用频率检测和幅值检测相结合的方法综合判断和快速检测电网故障，实现这种切换过程的平滑、无冲击。切换过程如图1所示。

A相电压

A相电流

图1并网转离网主动方式切换波形图

（2）被动离网：并网转离网有缝切换，被动离网无缝切换控制策略：PCS 处于并网状态时，通过检测并网点Vm电压，当电压连续N个采样点发生电压跌落或者上升超过阈值时，即认为主网与微网断开或者主网故障，PCS自动切换到离网控制模式，同时，发出开出分闸接点跳开主网开关实现被动离网。

图2并网转离网被动方式切换波形图

二、同期并网切换控制

（1）被动同期并网控制，采用保护装置并网合闸的方式：储能变流器从离网到并网的切换过程中，实现控制模式从电压/频率（V/f）控制模式切换到恒功率控制模式。并网前储能变流器必须首先通过锁相环跟踪控制，使变流器输出电压在幅值、频率和相位上都与电网电压匹配。否则，并网开关闭合时存在较大的电压差，从而导致并网冲击电流过大，对变流器的安全造成威胁。

切换过程如图3所示，采用同期保护装置并网合闸，PCS收到同期并网干接点后，通过通讯接收保护装置发来的电网侧电压与频率，调节电压频率，保护装置实时判断，当满足合闸条件后立即合闸，PCS判断后进入待机状态。

图3 离网转并网切换波形图

（2）自动同期并网控制，采用PCS自动判断同期点的方式：该模式下不使用同期保护装置，PCS检测电网侧电压，当接收监控系统发来同期命令后，开始跟踪电网侧电网相位，当完成相位跟踪后，立即开出并网合闸命令，由相应的执行开关合闸完成自动同期并网。

图4 自动同期控制过程

二、离网带非线性负荷与消谐处理

当PCS带较大非线性负荷时，作为微网主电源时，采用V/f控制，输出电压会产生严重畸变，如图4，当微网不控制整流用电设备情况下，PCS输出电压电流波形。

图4离网非线性负荷，PCS输出电压波形。

图5 采用谐波抑制方法离网非线性负荷PCS输出电压波形

三、离网投切负荷

图6 离网控制投入电容负荷波形

图7 离网带载时，投切电抗器负荷波形

四、离网黑启动控制

图8冲击性负荷（7.5kW电机）黑启动图9冲击性及20kW阻性负荷黑启动注：绿色：DC输出直流电压波形，紫色：PCS输出电压

图10 切除负荷（7.5kW电机及20kW电阻）

（绿色：DC输出直流电压波形，紫色：PCS输出电压）

五、多机并联试验

图11表示两台50kWPCS，一台100kWPCS并联运行，投入36kW可调RLC 负载。此时三台PCS功率分别为：A台10.6kW，B台10.4kW，C台15kW。运行工况为：交流母线电压220V，频率49.85Hz。首先C台切出，A，B两台功率

立即增大均分；其后C 台投入后，A ，B 两台功率减小，三台功率均分稳定运行。

A 台电流

B 台电流

C 台电流

电压波形

图11 三台pcs 并联运行，其中一台pcs 切出和投入试验波形

图12表示A 、B 、C

三台带

36kW 电阻负荷并联运行，投入电动机负荷，冲击电流较小，电压波动低，且三台PCS

实现了冲击性负荷投入时的功率均分和平稳运行。

A 台电流

B 台电流

C 台电流

电压波形

图12 A ，B 、C 三台带电阻并联运行，启动电动机