储能双向逆变器(PCS)重要功能实验介绍
储能系统功能介绍及基本拓扑
储能系统功能介绍及基本拓扑储能系统是一个可完成存储电能和供电的系统。
本系统主要由两大单元组成：储能单元和监控与调度管理单元。
储能单元包含储能电池组、电池管理系统、PCS等；监控与调度管理单元包括计算机、控制软件及显示终端。
2.1 储能系统PCS功能描述：储能变流器又叫储能系统双向变流器，又可以称为功率变换系统（PCS）。
储能变流器是储能单元中功率调节的执行设备，由若干个交直流变换模块及直流变换模块构成。
储能系统中的能量转换系统（PCS）处于交流380V三相电网和储能电池组之间，用于满足储能电池组充放电控制的需要。
在监控与调度系统的调配下，可满足额定的功率需求，并结合电池管理系统的信息，实施有效和安全的储电和放电管理。
2.2储能系统电池管理系统功能描述：电池管理系统安装于储能电池组内，负责对储能电池组进行电压、温度、电流、容量等信息的采集，实时状态监测和故障分析，同时通过CAN总线与PCS、监控与调度系统联机通信，实现对电池进行优化的充放电管理控制。
本系统每簇电池组各自配套一套电池管理系统，能达到有效和高效地使用每簇储能电池及整体合理调配的目的。
2.3监控与调度管理系统：监控与调度管理系统（以下简称监控调度系统，SDS，Supervision and Dispatch System）是储能单元的能量调度、管理中心，负责收集全部电池管理系统数据、储能变流器数据及配电柜数据，向各个部分发出控制指令，控制整个储能系统的运行，合理安排储能变流器工作；系统既可以按照预设的充放电时间、功率和运行模式自动运行，也可以接受操作员的即时指令运行。
电池管理系统主要功能-nego使用的电池管理系统功能。
（1）单体电池电压的检测利用专用电压测量芯片，内含高精度A/D转换模块。
电池巡检周期达到150ms，电压检测范围0~5V，精度0.5%FSR。
从而精确及时监控电池在使用过程中的状态及变化。
有效时防止电池的不正当使用。
（2）电池温度的检测BMS应能与电池组热管理设计相互配合，实现电池组各模块温度的检测。
储能变流器PCS简介演示
为数据中心提供可靠的电力保障，确 保数据设备的正常运行。
工业储能系统
工厂储能系统
储能变流器PCS用于工厂的电力系统，能 够平衡电力负荷，减少电力损耗，提高 生产效率。
VS
矿山储能系统
在矿山开采中，PCS可以用于储存和释放 电力，为采矿设备提供稳定的电力供应。
电力系统调峰调频
调峰
通过储能变流器PCS，将电网低谷时段的剩余电力储存起来，在电网高峰时段释放出来，平衡电网负 荷。
成本压力
随着市场竞争加剧和原材料价格的上涨，PCS的成本压力 增大。解决方案是提高生产效率和优化产品设计，降低制 造成本。
可靠性问题
由于PCS在储能系统中的关键作用，其可靠性对整个系统 的稳定性至关重要。解决方案是加强产品质量控制和采用 冗余设计等技术手段提高可靠性。
05
PCS的未来展望
技术创新与突破
政策支持与推动
政府将加大对储能变流器PCS的研发和产业化支持力度，推动技术创新和 产业升级。
政府将制定更加严格的能效标准和环保政策，促使企业加快储能变流器 PCS的推广和应用。
政府将建立健全储能变流器PCS的市场机制和商业模式，促进产业的可持 续发展。
未来市场预测
随着可再生能源的大规模开 发和利用，储能变流器PCS的
离网型PCS广泛应用于无电网地区或者需要独立供电的场景，如应急电源、太阳 能发电系统等。
双向型PCS
双向型PCS是指同时具备并网型和离 网型功能的储能变流器，其主要特点 是可以根据实际需求在并网和离网模 式之间进行切换。
双向型PCS既可以实现与电网的功率 共享和调节，也可以独立运行，同时 还能够在无电网情况下提供紧急供电 。
并网型PCS
储能微网系统——PCS01
储能微网系统——PCS01适用范围＞PCS 系列电池储能能量控制系统，采用具有国际先进水平的电力电子技术而开发研制，是一种集电池充电和并网/离网逆变功能于一体的电池储能专用设备。
功率变换部分为整流/逆变双向无缝切换，具有高智能、高效率、高可靠和低污染等优点，可应用于电池储能、新能源发电、电动汽车充电站等领域。
工作原理＞PCS 能量控制系统作为一个能量双向流动的功率转换器，既可以根据所接储能电池的只数和充放电特性将市电的交流电变换为稳定的直流电对储能电池组进行充电，充电电压和电流可根据电池管理系统BMS 给出的参数实时调整，并按恒流—恒压充电自动实现充电模式的转换，或根据本机触摸屏的设置调整充电参数；装置也可以将储能电池中的能量反向变换为与市电电压和频率一致的交流电反馈回电网。
当装置检测到电网异常时，或设置为计划孤岛运行模式时，将自动通过电子开关切换与电网的连接，并按照既定的控制策略，以恒定的电压和频率为微型电网内部负载供电。
具体工作过程为：PCS 装置共有五种运行模式：停机、待机、充电、并网逆变、孤岛运行。
停机状态：当PCS 装置上电后，默认的状态为停机状态。
此时，PCS 装置可以根据电网的情况选择自动投入电子开关，由公用电网为微型电网供电；待机状态：系统首先通过软启动电阻为母线充电，并依次投入交流侧和直流侧接触器。
在待机状态下，可快速进入充电、并网逆变等运行模式；充电过程：PCS 在待机状态下，按照设定的充电参数（后台设置或触摸屏设置），控制IGBT动作，将交流市电转化为希望的直流电为储能电池进行充电，充电电压和充电电流均可以设定，充电时间也可以进行设定。
当充电电压或是电流达到设定值后充电结束，装置自动进入待机状态。
并网逆变：当PCS 接收到放电指令后（后台设置或触摸屏控制），将进入并网逆变模式，并通过控制IGBT 将储能电池的直流电转变为与电网电压相位和频率一致的交流电能，此时PCS 工作于电流源模式，放电的电流大小和放电阶段均可以人为设置或按BMS 实时给出的参数动态调节。
储能PCS技术详细介绍
储能系统中的PCS技术PCS是电池储能系统中的核心部件，可以实现电池与电网间的直接转换，完成两者间的双向能量流动，并通过控制策略实现对电池的充放电管理、电侧负荷功率的跟踪、电池储能系统充放电功率的控制和正常及孤岛运行方式下网侧电压的控制。
1 变流器拓扑结构1.1 DC/DC+DC/AC（1）运行方式：双向DC/DC环节主要进行升、降压变换，提供稳定直流。
储能电池充电时，双向DC/AC变流器工作在整流状态，将电网测交流电压整流为直流电压，该电压进过DC/DC变流器降压得到储能电池充电电压。
储能电池放电时，双向DC/AC变流器工作在逆变状态，双向DC/DC变流器升压向DC/AC变流器提供直流侧输入电压，经变流器输出合适的交流电压。
（2）优点：适应性强，可实现对多串多并的电池模块的充放电。
缺点：多了DC/DC环节，整个PCS系统的转换效率降低。
（3）常见的转换形式及其拓扑图：图4-1 仅含DC/DC变流器拓扑图图4-2 直流共侧DC/DC变流器拓扑图图4-3 交流共侧DC/DC变流器拓扑图相比常规的结构，直流共侧系统及交流共侧系统，可采用模块化连接方式1.2 DC/AC（1）运行方式：储能电池经过串并联后，直接连接DC/AC的直流端。
储能电池系统充电时，双向DC/AC变流器工作在整流状态，将系统侧交流电转化为直流电，将能量储存在储能电池中。
放电时，双向储能变流器工作在逆变状态，将储能电池释放的能量由直流变成交流电。
（2）特点：适用于电网中分布式独立电源并网，结构简单。
PCS环节能耗相对较低。
缺点：系统体积大、造价高，储能系统的容量选择缺乏灵活性，电网侧发生短路故障可能在PCS直流侧产生短时大电流，对电池生产较大冲击。
（3）仅含DC/AC环节的PCS拓扑图如图4-4所示：图4-4 仅含DC/AC变流器拓扑图（4）包含DC/AC环节的PCS拓扑图如图4-5所示，这种拓扑结构的扩容方式是，多组电池组分别经过各自的DC/AC环节后再并联，并联后滤波并网。
储能电源双向逆变器
储能电源双向逆变器
储能电源双向逆变器是时下储能电源技术的基础构件，对于电力系统安全运行
具有重要意义。
以储能电源双向逆变器为题，我们要先介绍这类产品的原理和功能。
储能电源双向逆变器，即DC/AC双向逆变器。
这是一款用于储能发电的两用设备，能够将直流电转换为交流电，以用于储能发电，也可以使用太阳能、风能等可再生能源。
它还能对可再生能源进行发电等功能。
从物理原理上来说，这款设备是一种直流/交流变换器，利用航空电力技术，可将直流信号转化为交流信号，从而
使储能电源受到保护和升级，将其发挥出更多的用途。
作为一种逆变器，储能电源双向逆变器具有下列功能：
1、可以调整输出电压电力范围，使之不会受外界的影响；{
2、具有正常工作
的保护功能，可以保证操作的始终可靠；3、能够有效地过滤杂波，以免交叉干扰，并保证其安全运行；4、具有智能调节功能，根据不同条件，可以自动调整工作模式；5、无负载、空载、欠载等保护功能，能够保证操作的安全性。
储能电源双向逆变器具有上述功能，可用于储能发电，也可以用于太阳能、风
能等可再生能源的发电。
此外，它还可以调整发电系统的电源电压，以及有效地过滤杂波，保证其安全运行。
因此，储能电源双向逆变器可以有效提高可再生能源的发电效率，减少能源损失，为电力系统安全运行提供有力支持。
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。
PCS储能变流器的工作原理_PCS储能变流器主要特点
PCS储能变流器的工作原理_PCS储能变流器主要特点PCS储能变流器装置可控制蓄电池的充电和放电过程，进行交直流的转换，在无电网情况下可以直接为交流负荷供电。
根据功率指令的符号及大小控制变流器对电池进行充电或放电，实现对电网有功功率及无功功率的调节。
其构成单元主要由DC/AC双向变流器、控制单元等构成。
PCS控制器通过通讯接收后台控制指令，根据功率指令的符号及大小控制变流器对电池进行充电或放电，实现对电网有功功率及无功功率的调节。
同时PCS可通过CAN接口与BMS通讯、干接点传输等方式，获取电池组状态信息，可实现对电池的保护性充放电，确保电池运行安全。
PCS储能变流器的作用储能变流器的主要功能是并网条件下，储能系统根据微网监控指令进行恒功率或恒流控制，给电池充电或放电，同时平滑风电、太阳能等波动性电源的输出;微网条件下，储能系统作为主电源提供微网的电压和频率支撑（V/F控制），微网中负荷以此电压和频率为基准工作。
PCS采用双闭环控制和SPWM脉冲调制方法，能够精确快速地调节输出电压、频率、有功和无功功率。
PCS储能变流器的工作原理PCS储能变流器主要特点1、充电、放电一体化设计，实现交流系统和直流系统的能量双向流动。
2、高效的矢量控制算法，实现有功、无功的解耦控制。
3、功率因数任意可调，在容量范围内可以全发无功，实现无功补偿。
4、支持并网运行、离网运行;并可以实现并网与离网的平滑无缝切换。
5、支持微网运行，可为微网提供稳定的电压和频率支撑。
6、主动式与被动式孤岛检测方法相结合。
7、完善的继电保护功能，有效防止逆变器的异常损坏。
8、支持多种储能电池，不同的型号仅控制器的软件不同。
9、多台PCS可实现多机并联运行，总输出功率不小于叠加总功率的95%。
10、支持交流侧短时短路运行模式。
11、支持自同期功能。
12、高可靠性机柜设计，满足不同运行区域需要。
13、主功率回路采用高可靠性功率模块。
14、10KW换流器单体之间相互独立。
双向pcs工作原理
双向pcs工作原理
双向PCS（功率控制系统）是一种用于电力系统中的控制技术，它可以实现在电力系统中双向的能量转换和功率控制。
双向PCS通
常用于与可再生能源发电设备（如太阳能发电系统或风力发电系统）以及电力存储设备（如电池储能系统）配合使用，以实现电力系统
的稳定运行和优化能量利用。
双向PCS的工作原理涉及到其在电力系统中的两个主要功能，
逆变和变流。
在逆变功能中，双向PCS将直流电能（如太阳能电池
或储能电池输出的直流电）转换为交流电，以便将其注入到电力网
络中。
在变流功能中，双向PCS将来自电力网络的交流电转换为直
流电，以充电储能设备或者提供其他用电设备所需的直流电。
双向PCS的逆变功能通过控制功率半导体器件（如IGBT）的开
关状态来实现，这些半导体器件可以将直流电转换为交流电，并且
可以根据电网的要求来调节输出功率。
另一方面，变流功能也是通
过控制功率半导体器件的开关状态来实现，以实现将电网的交流电
转换为直流电，并且可以根据需要来控制充电或放电的功率。
双向PCS还包括了控制系统，用于监测电网的状态和需求，并
且根据这些信息来调节逆变和变流的操作。
这些控制系统通常包括了先进的电力电子技术和算法，以实现对电力系统的精确控制和优化。
总的来说，双向PCS的工作原理是基于先进的电力电子技术和控制系统，通过逆变和变流功能实现对电力系统中双向能量转换和功率控制的精确调节，从而实现电力系统的稳定运行和能量利用的最大化。
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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。