CN117060457B - 一种基于混合逆变器的储能系统智能控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于混合逆变器的储能系统智能控制系统，包括混合逆变终端、储能终端、电网状态检测终端、负载状态检测终端和智能控制终端；混合逆变终端用于将输入直流能量转换成交流能量，储存于储能终端或释放于电网和负载；储能终端用于接收来自混合逆变终端的交流能量并将交流能量转化为化学能进行储存；电网状态检测终端用于对电网进行状态检测，获取电网状态信息；负载状态检测终端用于对负载进行状态检测，获取负载状态信息；智能控制终端用于根据电网状态信息和负载状态信息生成对应的逆变控制信息；混合逆变终端用于根据逆变控制信息选择对应的逆变模式进行工作。本发明具有提高储能系统工作稳定性的效果。

Description

一种基于混合逆变器的储能系统智能控制系统

技术领域

本发明涉及储能控制系统的技术领域，具体涉及一种基于混合逆变器的储能系统智能控制系统。

背景技术

混合逆变器是一种电力电子设备，用于将直流电能转换为交流电能，同时还可以实现其他功能，如能量存储、电网互联和电力管理。混合逆变器在可再生能源系统和微电网系统中广泛使用，可以实现能源的高效利用和智能控制。储能系统智能控制系统是用于管理和控制能量储存装置的一种自动化系统。它的目标是通过智能化的算法和策略，优化能量的存储、释放和分配，以最大程度地提高储能系统的效率、可靠性和寿命。

现在已经开发出了很多储能系统智能控制系统，经过我们大量的检索与参考，发现现有技术的储能系统智能控制系统有如公开号为CN110649710A、CN114552739A、CN116544936A、EP3865335A1、US20210245607A1、JP2016000995A所公开的储能系统智能控制系统，这些储能系统智能控制系统一般包括：逆变终端、储能终端、分析终端和控制终端；逆变终端用于将储能终端的直流能量转换为交流能量，分析终端用于根据储能系统的储能情况进行分析；控制终端用于根据分析结果进行储能和输出控制。由于上述储能系统智能控制系统的逆变模式和控制模式单一，导致储能系统在工作过程中存在较大的工作风险，造成了储能系统工作稳定性下降的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述储能系统智能控制系统存在的不足，提出一种基于混合逆变器的储能系统智能控制系统。

本发明采用如下技术方案：

一种基于混合逆变器的储能系统智能控制系统，包括混合逆变终端、储能终端、电网状态检测终端、负载状态检测终端和智能控制终端；所述混合逆变终端用于将输入直流能量转换成交流能量，储存于储能终端或释放于电网和负载；所述储能终端用于接收来自所述混合逆变终端的交流能量并将交流能量转化为化学能进行储存；所述电网状态检测终端用于对电网进行状态检测，获取电网状态信息；所述负载状态检测终端用于对负载进行状态检测，获取负载状态信息；所述智能控制终端用于根据电网状态信息和负载状态信息生成对应的逆变控制信息；所述混合逆变终端用于根据逆变控制信息选择对应的逆变模式进行工作；

所述混合逆变终端包括PWM逆变模块、多电平逆变模块和模式选择模块；所述模式选择模块用于接收并执行对应的逆变控制信息；所述PWM逆变模块用于将直流能量转换为高频脉冲，对高频脉冲的宽度进行调制，生成对应的交流能量；所述多电平逆变模块用于将直流能量转换为交流能量并通过在输出电压中引入多个电平，减少输出电压的谐波含量；

所述智能控制终端包括状态指数计算模块和逆变控制信息生成模块；所述状态指数计算模块用于根据电网状态信息和负载状态信息计算对应时刻的状态指数；所述逆变控制信息生成模块用于根据对应时刻的状态指数生成对应的逆变控制信息。

可选的，所述智能控制终端还包括安全评分模块和控制启停模块；所述安全评分模块用于根据系统各个设备的工作电压、工作温度和负载数量计算安全评分；所述控制启停模块用于根据安全评分生成对应的控制启停信息；所述控制启停信息用于驱使所述状态指数计算模块保持工作或停止工作。

可选的，所述安全评分模块包括系统参数安全分值计算子模块、环境参数安全分值计算子模块、负载参数安全分值计算子模块和评分汇总子模块；所述系统参数安全分值计算子模块用于根据系统各个设备的工作电压和工作温度计算系统参数安全分值；所述环境参数安全分值计算子模块用于根据系统所处环境的温度、湿度和维护工人工况计算环境参数安全分值；所述负载参数安全分值计算子模块用于根据系统接入的负载总数和负载类型计算对应的负载参数安全分值；所述评分汇总子模块用于将系统参数安全分值、环境参数安全分值和负载参数安全分值进行汇总，生成对应的安全评分；

当所述系统参数安全分值计算子模块计算时，满足以下式子：

；

其中，表示系统参数安全分值；/>和/>分别表示第一权重系数和第二权重系数，均由管理员根据经验设定；/>表示系统的全部设备中工作温度最高的设备的工作温度数值；/>表示最高参考温度数值；/>表示系统的全部设备中第/>个设备的工作电压数值；/>表示系统的全部设备中第/>个设备的工作参考电压数值；/>表示系统的全部设备数量；

当所述环境参数安全分值计算子模块计算时，满足以下式子：

；

其中，表示环境参数安全分值；/>、/>和/>分别表示不同的转换系数，均由管理员根据经验设定；/>表示系统所处环境的湿度数值；/>表示系统所处环境的温度数值；/>表示系统所处环境中全部维护工人的平均工龄；/>表示系统所处环境中全部维护工人的平均维护项目数；/>表示全部维护工人中第/>个维护工人的工人等级；所述工人等级由管理员根据工人的能力和工龄预先设定；/>表示全部维护工人的总数；

当所述负载参数安全分值计算子模块计算时，满足以下式子：

；

其中，表示负载参数安全分值；/>表示转化系数，由管理员根据经验设定；/>表示系统接入负载的种类数；/>表示系统接入负载的总数；

当所述评分汇总子模块工作时，满足以下式子：

；

其中，表示安全评分；当/>时，所述控制启停模块生成用于驱使所述状态指数计算模块停止工作的控制启停信息；当/>时，所述控制启停模块生成用于驱使所述状态指数计算模块保持工作的控制启停信息；/>表示启停判定阈值，由管理员根据经验设定。

可选的，所述状态指数计算模块包括信息数据提取子模块和状态指数计算子模块；所述信息数据提取子模块用于提取电网状态信息和负载状态信息的状态指数计算数据；所述状态指数计算数据包括电网电压、电网故障频率、电网接入用户数、负载功率和负载平均运行时长；所述状态指数计算子模块用于根据状态指数计算数据进行状态指数计算；

当所述状态指数计算子模块计算时，满足以下式子：

；

；

；

其中，表示系统的状态指数；/>表示电网不稳定评分；/>表示负载不稳定评分；和/>分别表示电压差转化系数和故障频率差转化系数，均由管理员根据经验设定；/>表示预设周期内电网的平均电网电压；所述预设周期由管理员根据经验设定；/>表示参考电网电压；/>表示预设周期内的电网故障频率；/>表示参考电网故障频率；/>、/>和/>分别表示不同的评分转换系数，均由管理员根据经验设定；/>表示最大负载工作功率数值；/>表示系统已接入负载的总工作功率；/>表示系统已接入负载的已工作平均时长数值；

当时，所述逆变控制信息生成模块生成用于表示使用PWM逆变模式的逆变控制信息；当/>时，所述逆变控制信息生成模块生成用于表示使用多电平逆变模式的逆变控制信息；/>表示逆变模式切换阈值，由管理员根据经验设定。

一种基于混合逆变器的储能系统智能控制方法，应用于如上述的一种基于混合逆变器的储能系统智能控制系统，所述储能系统智能控制方法包括：

S1，将输入直流能量转换成交流能量，储存于储能终端或释放于电网和负载；

S2，接收来自所述混合逆变终端的交流能量并将交流能量转化为化学能进行储存；

S3，对电网进行状态检测，获取电网状态信息；

S4，对负载进行状态检测，获取负载状态信息；

S5，根据电网状态信息和负载状态信息生成对应的逆变控制信息；

S6，根据逆变控制信息选择对应的逆变模式进行工作。

本发明所取得的有益效果是：

1、混合逆变终端、储能终端、电网状态检测终端、负载状态检测终端和智能控制终端的设置有利于通过混合逆变的形式增加逆变模式，通过电网状态检测和负载状态检测的形式丰富控制模式，进而使得对储能系统的智能控制更加准确，从而有利于提高储能系统工作过程的稳定性；

2、PWM逆变模块、多电平逆变模块和模式选择模块的设置有利于通过PWM逆变和多电平逆变的选择方式提高了逆变过程的稳定性，通过模式选择模块提高逆变模式选择的准确性，从而进一步提高储能系统工作过程的稳定性；

3、状态指数计算模块和逆变控制信息生成模块的设置有利于通过计算状态指数提高对应的逆变控制信息的准确性，进而提高智能控制的准确性和稳定性，从而有利于提高储能系统工作过程的稳定性；

4、安全评分模块和控制启停模块的设置有利于通过实时计算的安全评分作为监测结果，提高了控制启停信息的准确性和及时性，减小系统中各个设备故障的风险，提高系统稳定性，从而有利于提高储能系统工作过程的稳定性；

5、系统参数安全分值计算子模块、环境参数安全分值计算子模块、负载参数安全分值计算子模块和评分汇总子模块的设置配合系统参数安全分值算法、环境参数安全分值算法、负载参数安全分值算法和安全评分算法，有利于提高安全评分的准确性，进而进一步提高控制启停信息的准确性，从而更进一步地提高储能系统工作过程的稳定性；

6、信息数据提取子模块和状态指数计算子模块的设置配合状态指数算法，有利于提高状态指数的准确性，进而提高逆变控制信息的准确性，从而大大地提高储能系统工作过程的稳定性；

7、预设周期校对单元和状态指数计算单元的设置配合预设周期时长校对算法，有利于提高预设周期时长的准确性和适应性，从而有利于提高状态指数的准确性和提高储能系统工作过程的稳定性。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明中安全评分模块的结构示意图；

图3为本发明中状态指数计算模块的结构示意图；

图4为本发明中一种基于混合逆变器的储能系统智能控制方法的方法流程示意图；

图5为本发明中状态指数计算子模块的结构示意图。

具体实施方式

以下是通过特定的具体实施例来说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸描绘，事先声明。以下实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。

实施例一：本实施例提供了一种基于混合逆变器的储能系统智能控制系统。结合图1所示，一种基于混合逆变器的储能系统智能控制系统，包括混合逆变终端、储能终端、电网状态检测终端、负载状态检测终端和智能控制终端；所述混合逆变终端用于将输入直流能量转换成交流能量，储存于储能终端或释放于电网和负载；所述储能终端用于接收来自所述混合逆变终端的交流能量并将交流能量转化为化学能进行储存；所述电网状态检测终端用于对电网进行状态检测，获取电网状态信息；所述负载状态检测终端用于对负载进行状态检测，获取负载状态信息；所述智能控制终端用于根据电网状态信息和负载状态信息生成对应的逆变控制信息；所述混合逆变终端用于根据逆变控制信息选择对应的逆变模式进行工作；

所述混合逆变终端包括PWM逆变模块、多电平逆变模块和模式选择模块；所述模式选择模块用于接收并执行对应的逆变控制信息；所述PWM逆变模块用于将直流能量转换为高频脉冲，对高频脉冲的宽度进行调制，生成对应的交流能量；所述多电平逆变模块用于将直流能量转换为交流能量并通过在输出电压中引入多个电平，减少输出电压的谐波含量；

所述智能控制终端包括状态指数计算模块和逆变控制信息生成模块；所述状态指数计算模块用于根据电网状态信息和负载状态信息计算对应时刻的状态指数；所述逆变控制信息生成模块用于根据对应时刻的状态指数生成对应的逆变控制信息。

可选的，所述智能控制终端还包括安全评分模块和控制启停模块；所述安全评分模块用于根据系统各个设备的工作电压、工作温度和负载数量计算安全评分；所述控制启停模块用于根据安全评分生成对应的控制启停信息；所述控制启停信息用于驱使所述状态指数计算模块保持工作或停止工作。

可选的，结合图2所示，所述安全评分模块包括系统参数安全分值计算子模块、环境参数安全分值计算子模块、负载参数安全分值计算子模块和评分汇总子模块；所述系统参数安全分值计算子模块用于根据系统各个设备的工作电压和工作温度计算系统参数安全分值；所述环境参数安全分值计算子模块用于根据系统所处环境的温度、湿度和维护工人工况计算环境参数安全分值；所述负载参数安全分值计算子模块用于根据系统接入的负载总数和负载类型计算对应的负载参数安全分值；所述评分汇总子模块用于将系统参数安全分值、环境参数安全分值和负载参数安全分值进行汇总，生成对应的安全评分；

当所述系统参数安全分值计算子模块计算时，满足以下式子：

；

其中，表示系统参数安全分值；/>和/>分别表示第一权重系数和第二权重系数，均由管理员根据经验设定；/>表示系统的全部设备中工作温度最高的设备的工作温度数值；/>表示最高参考温度数值；/>表示系统的全部设备中第/>个设备的工作电压数值；/>表示系统的全部设备中第/>个设备的工作参考电压数值；/>表示系统的全部设备数量；

当所述环境参数安全分值计算子模块计算时，满足以下式子：

；

其中，表示环境参数安全分值；/>、/>和/>分别表示不同的转换系数，均由管理员根据经验设定；/>表示系统所处环境的湿度数值；/>表示系统所处环境的温度数值；/>表示系统所处环境中全部维护工人的平均工龄；/>表示系统所处环境中全部维护工人的平均维护项目数；/>表示全部维护工人中第/>个维护工人的工人等级；所述工人等级由管理员根据工人的能力和工龄预先设定；/>表示全部维护工人的总数；

当所述负载参数安全分值计算子模块计算时，满足以下式子：

；

其中，表示负载参数安全分值；/>表示转化系数，由管理员根据经验设定；/>表示系统接入负载的种类数；/>表示系统接入负载的总数；

当所述评分汇总子模块工作时，满足以下式子：

；

其中，表示安全评分；当/>时，所述控制启停模块生成用于驱使所述状态指数计算模块停止工作的控制启停信息；当/>时，所述控制启停模块生成用于驱使所述状态指数计算模块保持工作的控制启停信息；/>表示启停判定阈值，由管理员根据经验设定。

可选的，结合图3所示，所述状态指数计算模块包括信息数据提取子模块和状态指数计算子模块；所述信息数据提取子模块用于提取电网状态信息和负载状态信息的状态指数计算数据；所述状态指数计算数据包括电网电压、电网故障频率、电网接入用户数、负载功率和负载平均运行时长；所述状态指数计算子模块用于根据状态指数计算数据进行状态指数计算；

当所述状态指数计算子模块计算时，满足以下式子：

；

；

；

其中，表示系统的状态指数；/>表示电网不稳定评分；/>表示负载不稳定评分；和/>分别表示电压差转化系数和故障频率差转化系数，均由管理员根据经验设定；/>表示预设周期内电网的平均电网电压；所述预设周期由管理员根据经验设定；/>表示参考电网电压；/>表示预设周期内的电网故障频率；/>表示参考电网故障频率；/>、/>和/>分别表示不同的评分转换系数，均由管理员根据经验设定；/>表示最大负载工作功率数值；/>表示系统已接入负载的总工作功率；/>表示系统已接入负载的已工作平均时长数值；

当时，所述逆变控制信息生成模块生成用于表示使用PWM逆变模式的逆变控制信息；当/>时，所述逆变控制信息生成模块生成用于表示使用多电平逆变模式的逆变控制信息；/>表示逆变模式切换阈值，由管理员根据经验设定。

一种基于混合逆变器的储能系统智能控制方法，应用于如上述的一种基于混合逆变器的储能系统智能控制系统，结合图4所示，所述储能系统智能控制方法包括：

S1，将输入直流能量转换成交流能量，储存于储能终端或释放于电网和负载；

S2，接收来自所述混合逆变终端的交流能量并将交流能量转化为化学能进行储存；

S3，对电网进行状态检测，获取电网状态信息；

S4，对负载进行状态检测，获取负载状态信息；

S5，根据电网状态信息和负载状态信息生成对应的逆变控制信息；

S6，根据逆变控制信息选择对应的逆变模式进行工作。

实施例二：本实施例包含了实施例一的全部内容，提供了一种基于混合逆变器的储能系统智能控制系统，结合图5所示，所述状态指数计算子模块包括预设周期校对单元和状态指数计算单元；所述预设周期校对单元用于根据管理员输入的预设周期和系统工况进行预设周期校对；所述状态指数计算单元用于根据校对后的预设周期和状态指数计算数据进行状态指数计算。

当所述预设周期校对单元工作时，满足以下式子：

；

；

；

其中，表示校对后的预设周期时长；/>表示校对前的预设周期时长；/>表示周期校对函数；/>表示校对指数；/>表示校对基准时长值，由管理员根据经验设定；/>表示指数转换系数，由管理员根据经验设定；/>表示系统上一个月内的最长模式切换间隔时间数值；/>表示系统上一个月内第/>天中的逆变模式切换次数；/>表示上一个月的天数；至/>分别表示不同的选择阈值，均由管理员根据经验设定。

以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的保护范围，所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的保护范围内，此外，随着技术发展其中的元素是可以更新的。

Claims (3)

1.一种基于混合逆变器的储能系统智能控制系统，其特征在于，包括混合逆变终端、储能终端、电网状态检测终端、负载状态检测终端和智能控制终端；所述混合逆变终端用于将输入直流能量转换成交流能量，储存于储能终端或释放于电网和负载；所述储能终端用于接收来自所述混合逆变终端的交流能量并将交流能量转化为化学能进行储存；所述电网状态检测终端用于对电网进行状态检测，获取电网状态信息；所述负载状态检测终端用于对负载进行状态检测，获取负载状态信息；所述智能控制终端用于根据电网状态信息和负载状态信息生成对应的逆变控制信息；所述混合逆变终端用于根据逆变控制信息选择对应的逆变模式进行工作；

所述混合逆变终端包括PWM逆变模块、多电平逆变模块和模式选择模块；所述模式选择模块用于接收并执行对应的逆变控制信息；所述PWM逆变模块用于将直流能量转换为高频脉冲，对高频脉冲的宽度进行调制，生成对应的交流能量；所述多电平逆变模块用于将直流能量转换为交流能量并通过在输出电压中引入多个电平，减少输出电压的谐波含量；

所述智能控制终端包括状态指数计算模块和逆变控制信息生成模块；所述状态指数计算模块用于根据电网状态信息和负载状态信息计算对应时刻的状态指数；所述逆变控制信息生成模块用于根据对应时刻的状态指数生成对应的逆变控制信息；

所述智能控制终端还包括安全评分模块和控制启停模块；所述安全评分模块用于根据系统各个设备的工作电压、工作温度和负载数量计算安全评分；所述控制启停模块用于根据安全评分生成对应的控制启停信息；所述控制启停信息用于驱使所述状态指数计算模块保持工作或停止工作；

所述安全评分模块包括系统参数安全分值计算子模块、环境参数安全分值计算子模块、负载参数安全分值计算子模块和评分汇总子模块；所述系统参数安全分值计算子模块用于根据系统各个设备的工作电压和工作温度计算系统参数安全分值；所述环境参数安全分值计算子模块用于根据系统所处环境的温度、湿度和维护工人工况计算环境参数安全分值；所述负载参数安全分值计算子模块用于根据系统接入的负载总数和负载类型计算对应的负载参数安全分值；所述评分汇总子模块用于将系统参数安全分值、环境参数安全分值和负载参数安全分值进行汇总，生成对应的安全评分；

当所述系统参数安全分值计算子模块计算时，满足以下式子：

；

其中，表示系统参数安全分值；/>和/>分别表示第一权重系数和第二权重系数；表示系统的全部设备中工作温度最高的设备的工作温度数值；/>表示最高参考温度数值；/>表示系统的全部设备中第/>个设备的工作电压数值；/>表示系统的全部设备中第/>个设备的工作参考电压数值；/>表示系统的全部设备数量；

当所述环境参数安全分值计算子模块计算时，满足以下式子：

；

其中，表示环境参数安全分值；/>、/>和/>分别表示不同的转换系数；/>表示系统所处环境的湿度数值；/>表示系统所处环境的温度数值；/>表示系统所处环境中全部维护工人的平均工龄；/>表示系统所处环境中全部维护工人的平均维护项目数；/>表示全部维护工人中第/>个维护工人的工人等级；/>表示全部维护工人的总数；

当所述负载参数安全分值计算子模块计算时，满足以下式子：

；

其中，表示负载参数安全分值；/>表示转化系数；/>表示系统接入负载的种类数；表示系统接入负载的总数；

当所述评分汇总子模块工作时，满足以下式子：

；

其中，表示安全评分；当/>时，所述控制启停模块生成用于驱使所述状态指数计算模块停止工作的控制启停信息；当/>时，所述控制启停模块生成用于驱使所述状态指数计算模块保持工作的控制启停信息；/>表示启停判定阈值。

2.如权利要求1所述的一种基于混合逆变器的储能系统智能控制系统，其特征在于，所述状态指数计算模块包括信息数据提取子模块和状态指数计算子模块；所述信息数据提取子模块用于提取电网状态信息和负载状态信息的状态指数计算数据；所述状态指数计算数据包括电网电压、电网故障频率、电网接入用户数、负载功率和负载平均运行时长；所述状态指数计算子模块用于根据状态指数计算数据进行状态指数计算；

当所述状态指数计算子模块计算时，满足以下式子：

；

；

；

其中，表示系统的状态指数；/>表示电网不稳定评分；/>表示负载不稳定评分；/>和分别表示电压差转化系数和故障频率差转化系数；/>表示预设周期内电网的平均电网电压；所述预设周期由管理员根据经验设定；/>表示参考电网电压；/>表示预设周期内的电网故障频率；/>表示参考电网故障频率；/>、/>和/>分别表示不同的评分转换系数；表示最大负载工作功率数值；/>表示系统已接入负载的总工作功率；/>表示系统已接入负载的已工作平均时长数值；

当时，所述逆变控制信息生成模块生成用于表示使用PWM逆变模式的逆变控制信息；当/>时，所述逆变控制信息生成模块生成用于表示使用多电平逆变模式的逆变控制信息；/>表示逆变模式切换阈值。

3.一种基于混合逆变器的储能系统智能控制方法，应用于如权利要求2所述的一种基于混合逆变器的储能系统智能控制系统，其特征在于，所述储能系统智能控制方法包括：

S1，将输入直流能量转换成交流能量，储存于储能终端或释放于电网和负载；

S2，接收来自所述混合逆变终端的交流能量并将交流能量转化为化学能进行储存；

S3，对电网进行状态检测，获取电网状态信息；

S4，对负载进行状态检测，获取负载状态信息；

S5，根据电网状态信息和负载状态信息生成对应的逆变控制信息；

S6，根据逆变控制信息选择对应的逆变模式进行工作。