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儲(chǔ)能雙向變流器(PCS)設(shè)備中的電流檢測(cè)方法

電力電子技術(shù)與應(yīng)用 ? 來(lái)源:電力電子技術(shù)與應(yīng)用 ? 2023-04-08 09:24 ? 次閱讀

儲(chǔ)能技術(shù)是緊緊牽動(dòng)著新能源行業(yè)發(fā)展的,儲(chǔ)能具有消除晝夜峰谷差,實(shí)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(gè)典型的分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)架構(gòu):

在整個(gè)儲(chǔ)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(chǔ)能系統(tǒng)與外界進(jìn)行能量交換的關(guān)鍵組成部分。

儲(chǔ)能變流器主要功能是實(shí)現(xiàn)蓄電池與電網(wǎng)之間的能量交換,對(duì)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(yùn)行在電流源(P/Q)模式,實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的削峰填谷、調(diào)頻調(diào)峰、有功儲(chǔ)備以及無(wú)功支撐。同時(shí),變流器也具備恒壓、恒流和恒功率的多種充放電模式。 儲(chǔ)能變流系統(tǒng)的主要功能是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)和蓄電池之間的電能轉(zhuǎn)換,并對(duì)交換過(guò)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

3ce75ab4-d576-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

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:

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儲(chǔ)能變流器支持并網(wǎng)和離網(wǎng)兩種運(yùn)行模式。 在并網(wǎng)運(yùn)行中,儲(chǔ)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(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷的削峰填谷。根據(jù)選擇的運(yùn)行模式,可對(duì)蓄電池進(jìn)行恒壓、恒流和恒功率充放電。 在離網(wǎng)運(yùn)行中,儲(chǔ)能變流器直流側(cè)連接蓄電池,系統(tǒng)運(yùn)行可輸出固定頻率和有效值的三相交流電壓,實(shí)現(xiàn)對(duì)交流側(cè)負(fù)荷的持續(xù)供電。

我們先看一下1000/630kW儲(chǔ)能變流器

直流側(cè)參數(shù) 最大直流功率 (kW) 693kW
直流母線最高電壓 (V) 1000V
直流側(cè)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(shù) (%) <2%
交流參數(shù)
(并網(wǎng))
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(wú)隔離
無(wú)功范圍 (kvar) -630kvar ~ 630kvar
額定電網(wǎng)電壓 (V) 380V
額定電網(wǎng)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(shù) -1 ~ +1
充放電轉(zhuǎn)換時(shí)間 (ms) <30ms

該變流器中,直流側(cè)和交流側(cè)的電流都超過(guò)1000A,在這種大電流的系統(tǒng)中,一般會(huì)使用電流互感器來(lái)檢測(cè)電流。

另外,在實(shí)際使用的儲(chǔ)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(cè)的電流就會(huì)有從5A到1000A不等的測(cè)量范圍,那么,如何選擇一款合適的器件來(lái)檢測(cè)電流就是一個(gè)比較關(guān)鍵的問(wèn)題。

我們可以把電流檢測(cè)分為幾個(gè)范圍。

1,檢測(cè)5A到70A的直流或交流電流。

檢測(cè)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(shí)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(cè)和管理、開關(guān)電源和過(guò)電流故障保護(hù)。 參考文章:霍爾傳感器芯片該如何選型

3d2629d8-d576-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

CH701可以檢測(cè)到50A峰值的電流。

如果需要檢測(cè)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:

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2,檢測(cè)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(cè)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(jí)導(dǎo)體電阻,有效降低芯片發(fā)熱支持大電流檢測(cè):±50A, ±100A, ±150A, ±200A。其內(nèi)部集成獨(dú)特的溫度補(bǔ)償電路以實(shí)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。

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參考文章:意瑞半導(dǎo)體推出250A霍爾電流傳感器產(chǎn)品,可以替換AllegroACS758/ACS770/ACS772

3,檢測(cè)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(cè)。

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(shí)間,0.8 – 24 mV/G 可編程,全溫-40到150度范圍內(nèi)可實(shí)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)。

參考文章:國(guó)產(chǎn)汽車級(jí)可編程線性霍爾傳感器CHA611,可以替代Allegro的A1363系列產(chǎn)品,解決汽車級(jí)芯片缺貨難題

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總之,使用,對(duì)于雙向變流器和光伏逆變器,總會(huì)有合適的方式來(lái)檢測(cè)電流。如果有這方面的經(jīng)驗(yàn)或需求,可以相互交流。

審核編輯:湯梓紅
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原文標(biāo)題:儲(chǔ)能雙向變流器(PCS)設(shè)備中的電流檢測(cè)方法

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