[天拓知识库]西门子储能变流器S120 ALM简介

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在本期的变频器维修分享，我们向大家推荐的是工程师们用心编写的《西门子储能变流器S120 ALM简介》，希望能对大家有所帮助。
一、西门子储能变流器概述
在传统的工业自动化与驱动技术领域，西门子全系列产品有着广泛而深入的应用。目前新能源及储能行业正蓬勃发展，西门子SINAMICS S120系列产品中的ALM（Active Line Module）作为并网变流器在国内外相关领域有很多应用案例，包括光伏发电、风力发电、船舶岸电、锂电池储能、铅碳电池储能、全钒液流电池储能等等。

ALM是基于西门子SINAMICS系列软硬件平台的四象限变流器，主要由三相IGBT功率模块和网侧滤波器组成。它具有新能源、微电网及储能应用所需要的各种功能。其优点包括产品成熟稳定、功率范围宽、网侧电流畸变低、功率因数高、可实现内部编程二次开发、通过多种认证、支持多种通信协议等等。

二、西门子储能变流器的功能
西门子SINAMICS ALM作为储能变流器，具有储能系统应用需要的各种功能，主要包括P/Q控制、V/f控制和动态电网支持。
2.1 P/Q控制
P/Q控制即有功功率/无功功率的解耦控制。采用直流电压外环加电流内环的双闭环矢量控制方式。直流母线电压或者有功电流作为设定值，用于控制有功功率；无功电流作为设定值，用于控制无功功率。

在P/Q控制模式下，针对储能系统的电池组充放电功能，ALM包括三种充放电功能：恒压充放电、恒流充放电、恒功率充放电。
三种基本充放电功能可以自由组合，从而根据不同类型的电池组或者不同的工作模式实现最佳的充放电特性。例如浮充功能可以由恒压充电功能实现，先恒流再恒压可以实现铅碳电池削峰填谷应用的工作充电，而恒功率放电功能可以实现接受上位机指令实现按照有功功率需求的放电功能。
2.2 V/f控制
采用V/f控制的储能变流器输出稳定的电网电压和频率，作为孤岛电网或者微电网的主要发电设备。V/f控制主要包括黑启动、孤岛电网并外电网、下垂控制（Line droop）等功能。
黑启动：
当市电停电时，储能变流器可以利用电池组的电能实现黑启动，在孤岛电网上从无到有建立输出电压，给孤岛电网上的本地负载供电。
孤岛电网并外电网：
该功能可以让储能变流器带着孤岛电网上的本地负载同步并网到外电网，负载的供电电源由孤岛电网切换至外电网，在这一过程中本地负载供电不会中断。
下垂控制（Line droop）：
下垂控制功能提供一个可设定的稳态特性曲线，在发电设备无需通信的情况下实现对称的负载分配。

2.3 动态电网支持
动态电网支持主要包括防孤岛和低电压穿越等功能。
被动防孤岛：
西门子储能变流器的被动防孤岛采用监控电压幅值、频率的方法。当变流器和本地负载与电网断开时，一般情况下电压幅值和频率会迅速发生较大变化，变流器通过检测这个变化能判断出孤岛状态，在规定的时间内停止输出。
主动防孤岛：
在孤岛形成时，如果储能变流器发电功率和本地负载的消耗正好相同时，则电压幅值和频率恰好处于限值范围内，系统无法迅速识别孤岛的形成，这时需要主动防孤岛功能。
低电压穿越：
低电压穿越（Low Voltage Ride Through）是指并网点电压跌落时，变流器能够保持并网，甚至向电网提供无功支撑，直至电网恢复正常，从而“穿越”过低电压的时间。
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