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1、5MW 储能电站 PCS 系统方案书设计单位： 设计时间：储能电站 PCS 系统方案书一、产品介绍1.1 能量转换系统介绍能量转换系统(Power Conversion System)，是用于储能电站的专业换流设备， 它通过与蓄电池组和公共电网连接，主要有以下主要功能： 1在电网负荷低谷期，将电网上的沟通电能转换成直流电能，给蓄电池组充电；在电网负荷顶峰期，它又将蓄电池组的直流电能转换成满足电网要求的沟通电能，回馈至公共电网中去，起到移峰填谷的功能，保证电网的正常运行； 2 提高电网质量的功能；通过监测电网的状态，并接收来自电网调度的要求或本地把握要求，向电网馈送或吸取有功，供给无功补偿等，保
2、证电网电能的质量；3） 离网运行又称为孤岛运行功能，能量转换系统还可以依据实际的需要， 在满足设定要求的状况下，与主电网脱开，给本地的局部负荷供给满足电网电能质量要求的沟通电能；4） 能源接入功能；PCS 也可以依据实际的需求，接入光伏或风机，将能源产生的电能，转换成符合电网要求的沟通电能，馈送至公共电网，以缓解电网供电紧急的局面；1.2 xxBC-500KW 产品介绍xxBC 系列产品为 xx 利用自身雄厚的研发实力，研制的专业双向换流系统(bidirectional converting system);目前我公司研制的产品最大容量到 500KW；其型号为 xxBC-500KW； 其主要的
3、性能特点如下：1） 全部的元器件均承受高质量产品，确保系统的性能和使用寿命；xxBC-500KW 内部的元器件，包括空气开关、继电器、IGBT 模块、电解电容、滤波电容等，均使用知名品牌产品，严格选择，确保系统优异的整机性能和长的使用寿命；2） 使用先进的 DSP 数字处理芯片，运用先进的软件处理算法，确保对系统运行的牢靠、准确把握；xxBC-500KW 的把握主芯片，使用 TI 公司的 TMS320F28XX 系列 DSP，该系列 DSP 为 32 位的高性能把握芯片，丰富的外设，高速的数据处理力气，格外1适合于高性能电能变换设备中使用，加上软件程序上使用先进的把握和处理算法，可以确保对系统
4、运行状态实现完善、牢靠、准确的把握； 3具有并网运行和离网运行两种模式；可以满足用户的不同要求；该双向换流系统可以工作在两种模式，并网运行模式和离网运行模式，并可以在两种模式之间进展快速切换，满足用户在实际运用中的不同需求； 4完善牢靠的各种保护功能，最大限度确实保系统和电网的安全；该双向换流系统具有各种完备的保护功能，如过欠压保护、过欠频保护、过流保护、短路保护、过载保护、过温保护、防孤岛保护、功率翻转保护等等，确保系统、蓄电池和公共电网最大的运行安全； 5设备自身功耗小，转换效率高达 96%以上；确保能量的最大化利用；由于承受了一系列硬件和软件优化措施，使得设备本身的功耗很小，转换效率可以
5、到达 96%以上，节能性能优异；6） 预留并联接口，可以扩容至 MW 级换流器；内置有并联接口，可以格外便利地将 500KW 系统扩容至 1MW 以上的换流系统；7） LCD 彩色触摸屏显示，人机界面友好；使用彩色触摸屏显示技术，操作便利，简洁，实时显示直流侧、沟通侧参数以及设备的运行状态，并可对操作、运行、故障等历史信息进展具体的存储记录； 8通讯接口丰富，可满足不同监控通讯方式的要求；该系统具有各种通讯接口，包括RS232/485/CAN /以太网接口等等，可以满足不同监控通讯方式的要求； 9并网运行状态下，对电网产生的谐波污染小，是真正的绿色产品；由于承受先进的软件算法和优异的硬件拓扑构
6、造，因此并网运行状态下，对电网产生的谐波污染很小，绿色环保；10) 并网运行状态下，可依据实际电网的需求，在并网侧产生相应的无功功率， 到达对电网无功补偿的目的；并网运行时，可依据远程指令或本地设定，向电网注入无功功率，使得并网功率因数可在-11 之间可调，实现对电网的无功补偿； 11离网运行状态下，能够产生高质量的沟通电能，满足用电负荷对电能质量的要求；12IGBT 功率模块承受光纤连接驱动，有效降低 EMI，提高了把握牢靠性；1.3 技术参数交流侧离网运行并网充电额定电压Vac电压精度Vac 输出电压失真度额定输出频率Hz 动态负载电压瞬变 额定电压Vac允许电压范围Vac 频率范围Hz最
7、大功率KW功率因数沟通过载力气最大效率最大短路电流峰值反孤岛效应检测功能显示一般参数通信及集中监控冷却方式防护等级安装环境尺寸深宽高mm重量kg3803%5%额定线性负载502%5%阻性负载 0 到 100%跃变3803234184850.56001110%，过载 10 分钟120%，过载 1 分钟96%2 倍额定电流具备主动、被动式孤岛检测触摸彩屏实时显示直流侧、沟通侧参数以及设备的运行状态RS232/485/CAN /以太网接口风冷IP30室内900202318002950xxBC-500KW 设备的具体技术参数如下表；型号xxBC-500KW电压范围Vdc675900直额定功率KW500
8、流额定直流电压Vdc810侧锂离子蓄电池节数节225泄漏电流A20mA沟通相数三相五线制R+S+T+N+PE额定功率KW500额定电压Vac380并允许电压范围Vac323418网额定频率Hz50放允许频率范围Hz电总电流谐波畸变率4850.55%输出功率因数-111.4 系统主电路原理拓扑图500kw 双向换流系统xxBC-500KW的主电路原理拓扑图如以以下图所示：双向换流功率局部直流侧开关及动作保护局部隔离变压器沟通侧开关及动作保彩屏液晶显示DSP把握板通讯接口接DC+蓄电池DC-组41.5 保护及把握原理框图蓄电池组直流滤波双向换流功率局部沟通滤波工频隔直流侧电流采样直流电压采样过/欠
9、压保护电池充放电治理直流侧绝缘检测谐波补偿把握无功补偿把握过欠压保护孤岛检测护DSP处理器TMS320F2808通信及显示500kw 双向换流系统xxBC-500KW的保护及把握原理框图如以以下图所示：51.6 保护功能具体介绍双向换流系统具有完备的保护功能，确保设备本身和相连设备的安全；其主要的保护功能具体说明如下：1开机自检功能；双向换流系统具有完备的开机自检功能，开机启动时，机器会首先进入自检功能，对整个电路的主功率局部如继电器、IGBT 模块等重要元器件进展自检， 对把握局部的硬件和软件进展自检，对系统连接的蓄电池和公共电网进展检测， 对与其它设备的通讯是否正常进展检测，如觉察任何故障
10、和特别状态，换流系统都将停顿启动，进入保护状态，声光报警，并在显示屏中显示和记录相关信息； 2直流电压过欠压保护；换流系统实时检测直流侧的电压，检测到直流电压超出允许范围后，依据实际状况，马上或延时一段时间后，封锁功率器件的驱动脉冲，并令直流侧和沟通侧开关保护装置动作；同时声光报警，并在显示屏中显示和记录相关信息；待故障状态被手动去除后，才会重投入运行；双向换流系统前端连接锂离子蓄电池，单节锂离子蓄电池额定电压为3.6V， 需串联的电池节数为 225 节，则直流额定电压为 810V，单节电池的过压保护值为 4.0V，欠压保护值为 3.0V，则直流电压欠压设定值=3.0V225=675V；直流电
11、压过压设定值=4.0V225=900V；3） 直流侧过流保护换流系统实时检测直流侧电流，当检测到有过流现象，依据实际状况，马上或延时一段时间后，封锁功率器件的驱动脉冲，并令直流侧和沟通侧开关保护装置动作；同时声光报警，并在显示屏中显示和记录相关信息；待故障状态被手动去除后，才会重投入运行；4） 沟通电压特别保护换流系统在运行过程中，检测到沟通侧电压特别后，依据换流系统当前的运行状态，马上或延时一段时间后，封锁功率器件的驱动脉冲，并令直流侧和沟通侧开关保护装置动作；同时声光报警，并在显示屏中显示和记录相关信息；待故障状态消退后，才会重投入运行；依据国家标准规定，电网电压在 85%Unom110%
12、Unom 之间，双向换流系8统应能够正常工作，即沟通电压过压保护值为 1.1380V=418V；沟通电压欠压保护值为 0.85380V=323V；保护值可依据用户实际需求进展更改； 5沟通侧过流保护当换流系统检测到沟通侧电流过大，依据其实际检测值的大小，在规定时间内封锁功率器件的驱动脉冲，并令直流侧和沟通侧开关保护装置动作；同时声光报警，并在显示屏中显示和记录相关信息；待故障状态被手动去除后，才会重投入运行；6） 频率特别保护当换流系统工作在并网运行模式下时，当检测到电网频率值超出正常范围后，依据实际检测值的大小，选择马上或者持续运行一段时间后，封锁功率器件的驱动脉冲，并令直流侧和沟通侧的开关
13、保护装置动作，同时声光报警，并在显示屏中显示和记录相关信息；待故障状态消退后，重投入运行；依据国家相关标准规定，当电网频率在 49.550.2Hz 范围内，双向换流系统应能持续工作，当电网频率在 4849.5Hz 之间时，设备应能连续工作 10 分钟后保护，当电网频率在 50.250.5Hz 之间，设备应能连续工作 2 分钟后保护，则过频设定值为 50.5Hz，欠频设定值为 48Hz；保护值可以依据用户实际需求进展修改；7） 防孤岛保护换流系统具有主动式和被动式两种孤岛检测方式，确保能准确快速的检测到孤岛状态，当换流系统工作在并网放电模式下时，检测到孤岛发生后，在要求时间内，马上封锁功率器件的驱动脉冲，并令直流侧和沟通侧的开关保护装置动作， 同时声光报警，并在显示屏中显示和记录相关信息；待故障状态消退后，重投入运行；8） 恢复并网保护检测到电网电压和频率特别，换流系统进入保护状态，当检测到电网电压和频率恢复正常后，延时一段时间后，换流系统才能够重并网运行；双向换流系统的恢复并网保护时间设定为 3 分钟；可依据用户要求进展更改；9） 输出直流重量超标保护当换流系统运行在并网放电状态时，检测到输出到电网的直流重量超标后， 马上保护，同时声光报警，并在显示屏中显示和记录相关信息；待故障状态消退后，重投入
