能量存储系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种能量存储系统，包括：多个负载，其中每个负载将存储在其电池中的直流(DC)电力转换成交流(AC)电力并输出所述AC电力；多个从属电力控制器，其检测从所述多个负载中的一个负载输出的AC电压信号的过零点，并根据从主电力控制器接收到的控制信号控制所述多个负载；以及所述主电力控制器，其控制所述多个从属电力控制器以致在从所检测的过零点起经过预设时间后根据从所述主电力控制器接收到的所述控制信号来控制所述多个负载。
【专利说明】
能量存储系统
技术领域
[0001]本公开涉及一种能量存储系统，并且尤其是，涉及一种同步多个控制负载的电力控制器的能量存储系统。
【背景技术】
[0002]随着工业的发展，电力需求增加。此外，由于昼夜之间的负载缺口以及季节和假日之间的用电缺口逐渐增多，加剧了负载因数的下降。
[0003]近来，由于这个原因，开发了各种通过使用剩余电力用于降低峰值负载的负载管理技术，并且这些技术的一个典型例子是电池能量存储系统。
[0004]电池能量存储系统存储夜间的剩余电力或由风力和太阳光所产生的剩余电力并且通过在峰值负载或系统故障期间释放所存储的电力来将电力提供给负载。
[0005]在这种方式下，实现负载降低和负载均衡的最大化是可能的。
[0006]最近，由于各种新的可再生能源的出现，新兴的智能电网可用于这种电池能量存储系统。
[0007]能量存储系统(或电池储能系统)可包括多个从系统接收电力或供应电力的负载、多个控制多个负载的从属电力控制器以及控制多个从属电力控制器的主电力控制器。
[0008]每个从属电力控制器可向其控制的负载发送用于控制负载的放电或充电的控制信号。
[0009]在现有技术中，当从属电力控制器发送控制信号时，从属电力控制器和控制从属电力控制器的主电力控制器不同步，使得每个从属电力控制器可能在不同的时间点输出控制信号，并且相应地，每个负载在不同的时间点输出电力。
【发明内容】
[0010]实施例解决上述问题和其他问题。此外，实施例还旨在对从属电力控制器的时间进行同步。
[0011]在本公开的一个一般方案中，能量存储系统包括:多个负载，其中每个负载将存储在其电池中的直流(DC)电转换成交流(AC)电力并输出所述AC电力；多个从属电力控制器，其检测从多个负载中的一个负载输出的AC电压信号的过零点，并根据从主电力控制器接收到的控制信号来控制多个负载；以及主电力控制器，其控制多个从属电力控制器以致在从所检测的过零点起经过预设时间后根据从主电力控制器接收的控制信号来控制多个负载。
[0012]根据本公开的实施例，主电力控制器控制多个从属电力控制器而在对多个从属电力控制器中的每一个的通信线路上不产生延迟，从而可实现同时性和完整性。
[0013]此外，根据本公开的实施例，将脉宽调制(PffM)信号从多个从属电力控制器输出到各自的负载是可能的，从而可以实现从各自的负载输出的电力的准确性和完整性。
【附图说明】
[0014]图1是示出根据本公开的实施例的能量存储系统的配置的框图；
[0015]图2是示出根据本公开的实施例的从属电力控制器的时间同步的方法的流程图；
[0016]图3是示出根据本公开的实施例的主电力控制器和多个从属电力控制器的时间同步的过程的框图；
[0017]图4至图7是示出在完成时间同步后主电力控制器通过从属电力控制器同时控制负载的过程的框图。
【具体实施方式】
[0018]本文所用的所有术语与本公开所属领域的一个普通技术人员所通常理解的含义相同。需要进一步理解的是，诸如在通常使用的词典中定义的术语，应当解释为具有与它们在现有技术的上下文中的含义一致的含义，而不应以理想化或过于正式的意义解释，除非在本文中明确定义为这样。
[0019]然而，本公开可以许多可替换的形式来具体表达，并且不应当解释为仅限于这里阐述的实施例。因此，虽然可对本公开作出各种修改和替代形式，其具体实施例还是通过附图的示例方式示出并且将在本文中详细描述。然而，应当理解的是，本公开没有意图被限制为所公开的特定形式，而是相反，本公开涵盖落入如权利要求限定的本公开的精神和范围内的所有修改例、等同例和替代例。
[0020]在下文中，参考图1来描述根据本公开的实施例的能量存储系统的配置。
[0021]图1是示出根据本公开的实施例的能量存储系统的配置的框图。
[0022]如图1所示，能量存储系统可包括主电力控制器200、多个从属电力控制器301，302和303、多个负载401，402和403以及系统100。
[0023]此外，虽然没有在图1中示出，能量存储系统可包括能量管理系统(未示出)以及至少一个可编程逻辑控制器(PLC)模块(未示出)。
[0024]能量管理系统可从连接到能量存储系统的上层系统(未示出)接收特定的控制命令。
[0025]当接收特定的控制命令时，能量管理系统可产生另一个特定的控制命令来将其发送到预设为由能量管理系统进行管理的下层系统(例如，PLC模块、多个电力控制器以及多个负载)。
[0026]当产生了将要被发送到下层系统的特定的控制命令时，能量管理系统可发送所生成的特定的控制命令到PLC模块。
[0027]PLC模块可接收来自能量管理系统的特定的控制命令。
[0028]基于特定的控制命令，PLC模块可产生将要被发送到电力控制器200，301，302和303的控制命令，控制命令预设为由PLC模块进行管理。
[0029]一旦产生了将要被发送到电力控制器200,301,302和303的控制命令，PLC模块可将产生的控制命令发送到电力控制器200,301,302和303。
[0030]单个PLC模块可以是能够控制至少两个电力控制器并且能够从至少两个电力控制器接收下层系统的状态信息(例如，负载的充电率信息)。
[0031]PLC模块被用作用于控制预设的电力控制器200，301，302和303的部件。可以存在用于大容量的能量存储系统的每种情况的复序列(complex sequence)，并且PLC模块可将复序列改变为系统程序以允许用户(或操作者)容易地使用。
[0032]由于单个PLC模块控制两个或多个电力控制器，因此可降低成本。
[0033]此外，PLC模块可只对发生了错误的部件单独进行拆卸和更换，并且因此，更稳定以及更有效的操作是可能的。
[0034]例如，可安装Master-k程序，并且当安装了 Master_k程序时，用户可执行PLC模块。
[0035]电力控制器200，301，302和303可从下层系统中的负载401，402和403接收负载401，402和403中的每一个的状态信息。
[0036]作为多个负载401，402和403中的每一个的状态信息的例子，可包括负载401，402和403的每一个中包括的电池的充电状态信息。
[0037]一旦从负载401，402和403接收到负载401，402和403中的每一个的状态信息，电力控制器200，301，302和303可将接收到的状态信息发送到PLC模块。
[0038]此外，多个电力控制器200，301，302和303可接收来自上层系统中的PLC模块的控制命令。
[0039]一旦接收到来自上层系统中的PLC模块的控制命令，电力控制器200，301，302和303可产生将要被发送到下层系统中的负载401，402和403的控制命令。
[0040]基于接收到的来自上层系统中的PLC模块的控制命令，电力控制器200，301，302和303可将各自的控制命令发送给多个负载401，402和403。
[0041 ] 多个负载401，402和403中的每一个负载可包括电池(未示出)。
[0042]多个负载401，402和403中的每一个负载可产生包括在其中的电池的状态信息。
[0043]一旦产生了电池的状态信息，多个负载401，402和403可将所产生的状态信息发送到上层系统的多个电力控制器。
[0044]电池的状态信息可包括充电率信息和电池的单元信息(cell informat1n)，但本公开的方案不限于此。
[0045]在下文中，参考图2来详细描述根据本公开的实施例的从属电力控制器的时间同步的方法。
[0046]图2是示出根据本公开的实施例的从属电力控制器的时间同步的方法的流程图。
[0047]参考图2，多个电力控制器中的主电力控制器200可通过多个从属电力控制器301，302和303将控制信号周期性地发送到各个负载。
[0048]主电力控制器200可从PLC模块接收特定的控制信号(未示出)。基于接收到的特定的控制信号，主电力控制器200可产生用于给各个负载充电或放电的控制信号。主电力控制器200可将所产生的控制信号发送到从属电力控制器301，302和303。基于接收自主电力控制器200的所接收到的控制信号，从属电力控制器301，302和303可将用于给负载401，402和403充电或放电的电压输出命令(或电压输入命令)发送到负载401，402和403。
[0049]当接收电压输出命令(或电压输入命令)时，负载401，402和403根据电压输出命令(或电压输入命令)将第一交流(AC)电压、第二AC电压以及第三AC电压输出到系统100(S201)o
[0050]一旦从负载401，402和403输出了第一AC电压、第二AC电压以及第三AC电压，从属电力控制器301，302和303，其被设置为分别控制负载401，402和403，分别检测第一 AC电压、第二 AC电压以及第三AC电压的过零点(S203)。
[0051]过零点可指示当每个AC电压的相位值达到O度(或O弧度)时的时间点，但是本公开的方案并不限于此。
[0052]具体而言，设置为控制第一负载401的第一从属电力控制器301可检测从第一负载401输出到系统100的第一 AC电压的第一过零点。设置为控制第二负载402的第二从属电力控制器302可检测从第二负载402输出到系统100的第二AC电压的第二过零点。设置为控制第三负载403的第三从属电力控制器303可检测从第三负载403输出到系统100的第三AC电压的第三过零点。
[0053]一旦检测到第一过零点、第二过零点以及第三过零点，第一从属电力控制器301、第二从属电力控制器302以及第三从属电力控制器303基于第一过零点、第二过零点以及第三过零点控制第一负载401、第二负载402以及第三负载403(S205)。
[0054]在下文中，参考图3来详细描述根据本公开的实施例的多个电力控制器的时间同步的方法。
[0055]图3是示出根据本公开的实施例的主电力控制器和多个电力控制器的时间同步的过程的框图。
[0056]参考图3，主电力控制器200可将控制信号周期性地发送到第一从属电力控制器301、第二从属电力控制器302以及第三从属电力控制器303。
[0057]当接收控制信号时，第一从属电力控制器301可将用于输出交流电压到系统100的电压输出命令发送到第一负载401。当接收控制信号时，第二电力控制器302和第三从属电力控制器303可将电压输出命令发送到第二负载402和第三负载403。
[0058]当接收电压输出命令时，第一负载401、第二负载402以及第三负载403可分别将第一 AC电压、第二 AC电压以及第三AC电压发送到系统100，并且第一负载401、第二负载402以及第三负载403中的每一个负载具有AC电力的特性。
[0059]如果第一 AC电压从第一负载401周期性地输出到系统100，第一从属电力控制器301可检测从第一负载401输出的第一 AC电压的过零点(或第一过零点)。如果第二 AC电压从第二负载402输出到系统100，第二从属电力控制器302可检测从第二负载402输出的第二 AC电压的过零点(或第二过零点)。类似地，如果第三AC电压从第三负载403输出到系统100，第三从属电力控制器303可检测从第三负载403输出的第三AC电压的过零点(或第三过零点)。
[0060]一旦检测到从第一负载401、第二负载402以及第三负载403输出的AC电压的第一过零点、第二过零点以及第三过零点，第一从属电力控制器301、第二从属电力控制器302以及第三从属电力控制器303可在包括在其中的各自的存储器(未示出)中存储第一过零点、第二过零点以及第三过零点。
[0061 ]当第一过零点、第二过零点以及第三过零点被存储在第一从属电力控制器301、第二从属电力控制器302以及第三从属电力控制器303的各自的存储器中时，第一从属电力控制器301、第二从属电力控制器302以及第三从属电力控制器303可基于所存储的过零点控制第一负载401、第二负载402以及第三负载403。此外，当检测到从第一负载401、第二负载402和第三负载403输出的AC电压的第一过零点、第二过零点和第三过零点时，第一从属电力控制器301、第二从属电力控制器302以及第三从属电力控制器303可将第一过零点、第二过零点以及第三过零点发送到主电力控制器200。
[0062]在下文中，参考图4至图7详细描述根据本公开的实施例的在完成电力控制器的时间同步后控制负载的方法。
[0063]图4至图7是示出根据本公开的实施例的在完成时间同步后主电力控制器通过从属电力控制器同时控制负载的过程的框图。
[0064]参考图4，如果每个过零点的信息被发送，主电力控制器200可基于接收到的每个过零点的信息来同步从属电力控制器301，302和303。
[0065]通过这样做，主电力控制器200可使从属电力控制器301，302和303能够接收从上层系统发送的特定的控制信号，并在从第一过零点起经过预定时间段后同时控制负载401，402和403，从而实现了整个能量存储系统的同步。
[0066]更具体地，基于所接收的每个过零点的信息，主电力控制器200可控制从属电力控制器301，302和303来同步时间信息，时间信息对操作从属电力控制器301，302和303是必需的。
[0067]一旦同步了从属电力控制器301，302和303的时间信息，从属电力控制器301，302和303可基于同步的时间信息发送用于控制负载401，402和403的控制信号。
[0068]例如，如图4所示，根据从主电力控制器200发送的控制信号，第一从属电力控制器301、第二从属电力控制器302以及第三从属电力控制器303可基于同步的时间信息来将控制信号的输出时间同步到从第一过零点起延迟90°的时间点，控制信号用于控制第一负载401、第二负载402以及第三负载403以执行特定的操作，并随后可将控制信号输出到第一负载401、第二负载402以及第三负载403。更具体地，第一从属电力控制器301、第二从属电力控制器302以及第三从属电力控制器303可将电压输出命令(或放电命令)发送到第一负载401、第二负载402以及第三负载403以向系统100输出电力，并随后第一负载401、第二负载402以及第三负载403可根据基于同步的时间信息(第一过零点+90°)所产生的电压输出命令将AC电压输出到系统100。
[0069]在另一个例子中，根据从主电力控制器200发送的控制信号，第一从属电力控制器301、第二从属电力控制器302以及第三从属电力控制器303可基于同步的时间信息将脉宽调制(PWM)信号同时发送到第一负载401、第二负载402以及第三负载403。当接收PTOl信号时，第一负载401、第二负载402以及第三负载403中的每一个负载可将其中包括的电池中(未示出)存储的直流(DC)电力转换成AC电力并将AC电力传送到系统100。
[0070]此外，如图5所示，根据从主电力控制器200发送的控制信号，第一从属电力控制器301、第二从属电力控制器302以及第三从属电力控制器303可基于同步的时间信息来将控制信号的输出时间同步到从第一过零点起延迟180°的时间点，控制信号用于控制第一负载401、第二负载402以及第三负载403以执行特定的操作，并随后可将控制信号输出到第一负载401、第二负载402以及第三负载403。
[0071]更具体地，从属电力控制器301，302和303可将电压输出命令(或放电命令)发送到负载401，402和403来控制负载401，402和403向系统100输出电力，并且随后，负载401，402和403可根据基于同步的时间信息(第一过零点+180°)所产生的电压输出命令将AC电压同时输出到系统100。
[0072]在另一个例子中，如图6所示，根据从主电力控制器200发送的控制信号，第一从属电力控制器301、第二从属电力控制器302以及第三从属电力控制器303可基于同步的时间信息将控制信号的输出时间同步到从第一过零点起延迟270°的时间点，控制信号用于控制第一负载401、第二负载402以及第三负载403以执行特定的操作，并随后可将控制信号输出到第一负载401、第二负载402以及第三负载403。更具体地，第一从属电力控制器301、第二从属电力控制器302以及第三从属电力控制器303可将电压输出命令(或放电命令)发送到第一负载401、第二负载402以及第三负载403以控制第一负载401、第二负载402以及第三负载403输出电力到系统，并随后第一负载401、第二负载402以及第三负载403可根据基于同步的时间信息(第一过零点+270°)所产生的电压输出命令将AC电压输出到系统100。
[0073]在另一个例子中，如图7所示，根据从主电力控制器200发送的控制信号，第一从属电力控制器301、第二从属电力控制器302以及第三从属电力控制器303可基于同步的时间信息来将控制信号的输出时间同步到从第一过零点起延迟360°的时间点，控制信号用于控制第一负载401、第二负载402以及第三负载403以执行特定的操作，并随后可将控制信号输出到第一负载401、第二负载402以及第三负载403。
[0074]更具体地，第一从属电力控制器301、第二从属电力控制器302以及第三从属电力控制器303可将电压输出命令(或放电命令)发送到第一负载401、第二负载402以及第三负载403以输出电力到系统100，并且第一负载401、第二负载402以及第三负载403可根据基于同步的时间信息(第一过零点+360°)所产生的电压输出命令将AC电压同时输出到系统100。
[0075]尽管已参考多个示例性实施例描述了实施例，但应当理解的是，本领域的技术人员能够设想出许多落入本公开原理的精神和范围内的许多其他改进和实施例。更特别地，在本公开、附图和附带的权利要求范围内的主题组合布置的部件和/或布置的各种变化例和修改例是可能的。除了部件和/或布置的变化例和修改例，替代性应用对于本领域技术人员来说也是显而易见的。
【主权项】
1.一种能量存储系统，包括: 多个负载，其中每个负载将存储在其电池中的直流电力转换成交流电力并输出所述交流电力； 多个从属电力控制器，其检测从所述多个负载中的一个负载输出的交流电压信号的过零点，并根据从主电力控制器接收到的控制信号控制所述多个负载;以及 所述主电力控制器，其控制所述多个从属电力控制器以致在从所检测的过零点起经过预设时间后根据从所述主电力控制器接收到的所述控制信号来控制所述多个负载。2.根据权利要求1所述的能量存储系统，其中，基于从所述多个负载输出的交流电压信号的过零点来同步所述多个从属电力控制器。3.根据权利要求1所述的能量存储系统，其中，所述预设时间是90°、180°、270°或360°。4.根据权利要求1所述的能量存储系统，其中，所述多个从属电力控制器根据从所述主电力控制器接收到的所述控制信号将脉宽调制信号输出到所述多个负载。5.根据权利要求1所述的能量存储系统，其中，所述多个从属电力控制器周期性地检测所述过零点。6.根据权利要求5所述的能量存储系统，其中，所述多个从属电力控制器包括中央处理单元(CPU)，其对从检测到过零点起已经过的时间段进行检测。7.根据权利要求6所述的能量存储系统，其中，所述中央处理单元将周期性地检测到的过零点周期性地发送给所述主电力控制器。8.根据权利要求7所述的能量存储系统，其中，所述主电力控制器基于周期性发送的过零点来周期性地输出所述控制信号。
【文档编号】H02J3/32GK106099963SQ201610114894
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年3月1日 公开号201610114894.6, CN 106099963 A, CN 106099963A, CN 201610114894, CN-A-106099963, CN106099963 A, CN106099963A, CN201610114894, CN201610114894.6
【发明人】沈在成
【申请人】Ls产电株式会社