CN103956095A - 一种风光电互补型微电网实验平台 - Google Patents

Abstract

一种风光电互补型微电网实验平台，属于新能源运用技术领域。其包括太阳能发电系统、风能发电系统、制动能量回收系统和电池均衡系统四个系统，根据需求可设计为移动车型；所述的太阳能发电系统可安装在阳光能直射到的实验平台顶部或者实验平台箱体的两侧；所述的风力发电系统可安装在实验平台顶部或者实验平台的前端；所述的制动能量回收系统由轮毂电机直接驱动车轮，在实验平台制动时回收能量；所述的电池均衡系统采用双向均衡方式，提高电池的循环寿命、改善电池的使用性能。

Description

一种风光电互补型微电网实验平台

技术领域：

本发明涉及一种风光电互补型微电网实验平台，太阳能与风能等新能源有机紧密结合，构建成一个“风光互补”的微型发电网络，属于新型能源供电领域；该实验平台适用于教学实验，主要研究风光互补型微电网的控制策略、轮毂电机的驱动与制动、电池均衡以及电动汽车入网技术等，实验应用范围广。

背景技术：

在环境污染严重和石油资源枯竭的双重压力下，开发利用新型能源成为国际社会共同关注的焦点。太阳能、风能，作为可持续发展的绿色清洁能源，储存范围广泛；探索太阳能、风能等新型能源的应用，是能源产业发展的一个全新课题。

太阳能和风能在时间和空间上有很好的互补性，白天多利用太阳能发电，夜间使用风电，因此风光互补发电系统在资源上弥补了风电和光电独立系统在资源上的缺陷。

微电网作为小型发配电系统，正在受到越来越多的关注。在具备良好光照条件和风能资源的条件下，可以构建成一个“风光互补”的微型发电网络。风光电互补型微电网实验平台为研究风光互补型微电网的控制策略等实验，提供了资源。

发明内容：

本发明旨在提出一种风光电互补型微电网实验平台，目的是在全球资源紧张与环境污染严重的压力下，为更多研究风光互补微型发电的科研者提供实验资源，为研究轮毂电机的驱动与制动、电池均衡以及电动汽车入网等技术提供统一的教学实验设施，紧跟新技术的步伐。

为实现上述目的，本发明的技术的方案是：一种风光电互补型微电网实验平台，包括太阳能发电系统、风能发电系统、制动能量回收系统和电池均衡系统，所述的太阳能发电系统和风能发电系统通过电池充电控制器、制动能量回收系统与动力电池相连，动力电池的控制端与动力电池均衡系统连接，动力电池通过双向充放电控制装置接入电网；

所述的太阳能发电系统可安装在阳光能直射到的实验平台顶部或者实验平台箱体的两侧；所述的风力发电系统安装在实验平台顶部或者实验平台的前端；所述的制动能量回收系统主要由轮毂电机及控制系统组成；所述的电池均衡系统主要由均衡调节控制器、信号采集与监控装置组成。

所述的太阳能电池板用支架固定在实验平台的顶部，在日照强度与温度一定的情况下，进行太阳能光伏电池I-V与P-V特性测试，或通过控制策略进行光伏电池最大功率的跟踪实验。

所述的风力发电机通过紧固机构连接在实验平台箱体的前部，紧固机构易于拆卸，方便静态发电机特性实验；或进行风力机输出最大功率的跟踪实验。

所述的制动能量回收系统进行电机制动性能测试或制动能量回收的实验，为新能源车的研究提供制动性能测试平台。

所述的电池均衡系统进行电池的性能测试实验以及电池的电压、电流均衡实验，通过实验研究提高电池的使用性能，延长电池寿命。

所述的实验平台通过双向充放电控制装置实现入网功能，研究入网的优化调度和入网后对电能质量影响的实验，从实验设施资源方面为入网提供研究平台。

本发明具有如下突出的优势：

1.太阳能、风能均属于新能源范畴，两者有很好的互补性，风光互补发电系统在资源上弥补了风电和光电独立系统在资源上的缺陷。

2.风光电互补型微电网实验平台可实现入网功能，在满足实验平台需求的前提下，将剩余电能双向可控回馈到电网。

3.风光电互补型微电网实验平台为电机的驱动与制动、电池均衡以及电动汽车入网等技术提供统一的教学实验平台，为技术的发展提供资源。

附图说明：

图1为风光电互补型微电网实验平台的结构组成图。

图2为风光电互补型微电网制动能量回收实验示意图。

具体实施方案：

下面结合附图，对本发明的优选实例方法作详细说明。

参见图1，风光电互补型微电网实验平台的结构，主要包括太阳能电池板、风力发电机、电池充电控制器、轮毂电机、电机控制器、动力电池及动力电池均衡系统。太阳能电池板、风力发电机与电池充电控制器相连，轮毂电机均与电机控制器相连；转化成的电能再输入到动力电池中；动力电池均衡系统对动力电池的工作状态进行实时监控并输出相应的控制信号，提高电池组的性能与循环寿命；同时动力电池又可以驱动电机正常运转，把电能转换成电机运转的机械能。

风光电互补型微电网实验平台可通过双向充放电控制装置实现入网功能，在满足实验平台需求的前提下，将剩余电能双向可控回馈到电网。动力电池可作为电网中的储能单元，当风能、光能充足时，太阳能电池板、风力发电机转化成的电能输入到动力电池；当实验平台进行再生制动时，轮毂电机可处于发电机模式，将驱动轮制动时的机械能转化为电能，储存到动力电池中，通过动力电池对电网的负载进行供电。

图2为制动能量回收实验的一个实施例。

本实施例涉及制动能量回收实验。制动能量回收系统主要由轮毂电机、控制器、传感器、信号处理、动力电池和电池管理系统（BMS）等组成。

踩下制动踏板，进行制动实验时，BMS将电池荷电状态传送到控制器，控制器根据荷电状态首先判断能否进行回馈制动；判断能进行回馈制动时，控制器处于再生制动控制状态下，电机处于发电机模式，传感器可同时准确的采集信号；利用传感器可获得电机的转矩与转速信号以及再生制动时被测电池的充电电压与电流信号，经信号处理装置输入到控制器，经过实验数据的处理计算，可在输出设备中显示出制动能量回收的数据。

风光电互补型微电网实验平台还可进行制动能量回收控制策略的研究，将不同的控制策略应用到实验平台上，进行验证比较，从而选择出最佳控制策略；在满足制动安全要求的前提下，提高制动能量回收率，达到合理利用能量的目的。

Claims (2)

1.一种风光电互补型微电网实验平台，其特征在于，包括太阳能发电系统、风能发电系统、制动能量回收系统和电池均衡系统、动力电池；所述的太阳能发电系统和风能发电系统通过电池充电控制器、制动能量回收系统与动力电池相连，动力电池的控制端与动力电池均衡系统连接，动力电池通过双向充放电控制装置接入电网；

所述的太阳能发电系统包括太阳能电池板；所述的太阳能电池板用支架固定在实验平台顶部或实验平台箱体两侧；进行太阳能光伏电池I-V与P-V特性测试，或通过控制策略进行光伏电池最大功率的跟踪实验；

所述的风力发电系统通过紧固机构连接在实验平台箱体的前部或通过垂直杆件安装在箱体顶部；用于测试静态发电机特性以及跟踪风力发电机输出最大功率的实验；

所述的制动能量回收系统主要由轮毂电机及控制系统组成，进行电机制动性能测试与制动能量回收的实验；所述的电池均衡系统包括均衡调节控制器、信号采集与监控装置；进行包括动力电池在内的充放电性能测试以及电池的电压、电流均衡实验。

2.根据权利要求1所述的风光电互补型微电网实验平台，其特征在于，该实验平台通过双向充放电控制装置接入电网，风能、光能充足时对电网的负载进行供电。