CN104065102A - 一种光伏分布式电源的微电网控制装置 - Google Patents

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桑瑞芳
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Abstract

本发明涉及一种光伏分布式电源的微电网控制装置，它由储能装置控制装置、最大功率点跟踪控制装置、功率测量装置、参数预置装置、PID运算装置、PWM调制装置、电路、壳体构成，壳体内设置了储能控制装置、最大功率点跟踪控制装置、功率测量装置、参数预置装置、PID运算装置、PWM调制装置、电路，该装置能够实现电网与储能控制装置之间的能量双向流动、及孤岛与并网工作模式之间的自动平滑切换，以保证更高的供电质量和提高更大的供电效率。

Description

一种光伏分布式电源的微电网控制装置
技术领域
本发明涉及一种微电网控制装置，尤其是一种能够实现电网与储能装置之间的能量双向流动、及孤岛与并网工作模式之间的自动平滑切换，以保证更高的供电质量和提高更大的供电效率的一种光伏分布式电源的微电网控制装置，属于新能源技术应用领域。
技术背景
随着能源短缺带来的电力紧张和日益严重的环境污染等问题，近年来太阳能、风能等清洁能源得到推广和使用，其环保和节能方面所产生的积极作用也日益受到人们的关注，所述的分布式发电，一般指将相对小型的发电装置布置在负荷现场或用户附近的发电(供能)方式，分布式电源位置灵活、分散、清洁环保、可再生性等特点极好的适应了分散电力需求和资源分布，减缓了输、配电网升级换代所需的巨额投资，同时，与大电网互为备用也使供电可靠性得以改善，目前，尽管有许多太阳能、风能的产品在投入使用，但由于受到自身结构和特性的影响，其仍然存在一些不足和技术上的缺陷等问题，如电源间歇性导致输出功率波动、对电网运行的不可调度性、不能提供备用能量、成本高等等，为此，人们需要一种新的技术方案能够产生，以解决目前所存在的问题，本发明技术方案的目的就是为了解决目前所存在的问题而提出的新的技术解决方案。
发明内容
为了达到解决上述所存在的问题的目的，本发明所提出的技术方案是一种光伏分布式电源的微电网控制装置，其基本特征是：它由储能装置控制装置、最大功率点跟踪控制装置、功率测量装置、参数预置装置、PID运算装置、PWM调制装置、电路、壳体构成；壳体内设置了储能控制装置、最大功率点跟踪控制装置、功率测量装置、参数预置装置、PID运算装置、PWM调制装置、电路；该装置通过电路连接了蓄电池组和逆变器。
为了解决上述问题，本发明还具有的技术特征是：壳体15内部电路16连接了储能控制装置9、最大功率点跟踪装置10、功率测量装置11、PID运算装置13，电路16连接了参数预置装置12与PID运算装置13，PID运算装置13与PWM调制装置14通过电路16相连，储能控制装置9通过电路16连接了蓄电池组3，PWM调制装置14通过电路16连接了逆变器4。
本发明还具有的技术特征是：储能控制装置是由蓄电池组和控制电路构成，能够采集最大功率点跟踪控制装置输出的功率Ppv，和有功功率P。有功功率P和最大功率点跟踪控制装置输出的功率Ppv比较，当光伏分布式电源输出功率Ppv≥有功功率P时，蓄电池进行充电，当Ppv＜P时，蓄电池进行放电，快速反应负荷的功率需求。
本发明还具有的技术特征是设置了最大功率点跟踪装置，它由数据处理电路和运动执行机构构成，能够接受由储能控制装置提供的信息，确定实时输出功率值，系统自动调整一下采样角度后，实时测量当前输出功率P，并与上一个采样时刻输出功率P’进行比较，若P＞P’，则证明当前的运动调整方向是朝向输出功率增大方向，将当前功率采样值保存为P’，并继续调整，重复上述操作，若P＜P’，则证明已发现最佳的工作点，这时达到最大输出功率。
本发明还具有的技术特征是设置了功率测量装置，它由电流传感器和电压传感器以及信号处理电路构成，利用传感器，实时采集回路输出的电流与电压，并计算输出的有功功率P和无功功率Q，为PID运算提供条件。
本发明还具有的技术特征是设置了参数预置装置，它能够设置参考电压和参考功率值等相关参数，以作为PID控制算法的数据处理依据。
本发明还具有的技术特征是设置了PID运算装置，根据实时采集到的当前电流电压值以及经过计算后的输出功率值，结合操作者设置的预置值，通过PID运算处理，可以制定控制策略，调整输出控制量。
本发明还具有的技术特征是设置了PWM调制装置，根据PID运算得出的控制量，确定输出脉宽的占空比，输出控制信号用于开通或关断大功率开关元件，对光伏分布式电源输出的电压幅值和功率角进行调制。
本发明与现有技术相比所具有的优点和显著的效果：
1、光伏分布式电源控制系统能在一定的太阳光照强度下，采用最大功率点跟踪控制能够最大提高太阳能转换成电能的效率。
2、在功率匹配前提下，光伏分布式电源的输出功率能够动态跟踪负荷功率的变化。
3、能够自动调整光伏分布式电源连接点的电压，使得微电源之间的逆变器不会产生很大的环流。
4、能够满足光伏分布式电源孤岛与并网两种模式的平滑切换。
本发明专门针对光伏分布式电源并网微电网进行控制，保证其稳定性，有效实现高效、环保和优质供电的微电网，对公共大电网起到有益补充作用。
下面结合附图对本发明一种光伏分布式电源的微电网控制装置进行详细的说明
图1是本发明一种光伏分布式电源的微电网控制装置实施例结构示意图。
图2是本发明一种光伏分布式电源的微电网控制装置与外部设备的连接示意图。
图中，1光伏电池阵列，2防回流二极管，3蓄电池组，4逆变器，5电抗器和隔离变压器，6电流电压传感器，7微电网或电网，8本地负载，9储能装置控制装置，10最大功率点跟踪控制装置，11功率测量装置，12参数预置装置，13PID运算装置，14PWM调制装置，15壳体，16电路。
具体实施方式
参见图1
壳体15中设置了储能装置控制装置9、最大功率点跟踪控制装置10、功率测量装置11、参数预置装置12、PID运算13装置、PWM调制装置14、电路16，电路16能够与外部设备连接，壳体15内部由电路16连接。
其中储能控制装置9能够对蓄电池组进行充放电，快速反应负荷的功率需求，最大功率点跟踪控制装置10能够对电流电压传感器采集光伏电池输出的电流电压，经不断地计算和比较，找出光伏电池的最大功率点，功率测量装置11能够利用传感器采集的负荷点电压和逆变器输出电流计算光伏分布式电源输出的有功功率和无功功率，为PID运算装置13提供条件，参数预置装置12能够设置参考电压和参考功率值，为PID运算装置13提供条件，PID运算装置13是经低通滤波装置后的有功功率和无功功率，分别与参考功率、参考电压值比较，输出功率相角和电压幅值，PWM调制装置14能够对光伏分布式电源输出的电压幅值和功率角进行调制，然后接入逆变器驱动部分，壳体15内部所设置的储能控制装置9、最大功率点跟踪装置10、功率测量装置11、PID运算装置13通过电路16相连，参数预置装置12与PID运算装置13通过电路16相连，PID运算装置13与PWM调制装置14通过电路16相连，储能控制装置9通过电路16连接了蓄电池组3，PWM调制装置14通过电路16连接了逆变器4。
参见图2：
电路16从光伏电池列阵1始，依次连接防回流二极管2、蓄电池组3、逆变器4，电抗器和隔离变压器5、电流电压传感器6、微电网或电网7、本地负载8，电路16通过蓄电池组3、逆变器4分别接通了壳体15中的储能控制装置9、PWM调制装置14，当光伏电池列阵1由日光照射后，形成低压直流电，经防回流二极管2保护和直流侧电容器滤波后，经由蓄电池组3、逆变器4逆变为交流电，再经电抗器和隔离变压器5升压，接入电流电压传感器6、接入本地负载8或者并入微电网或电网7，多余的电能由蓄电池3组储能，实现电网7与储能装置之间的能量双向流动且孤岛与并网两种工作模式之间的平滑切换，所述分布式电源也是泛指对各个负载电源的通称。
本技术方案中，最大功率点跟踪装置10检测光伏电池阵列输出的电压、电流，根据计算出的当前时刻输出功率与上一时刻输出功率不断比较，得出最大功率点值，将最大功率点跟踪装置10输出的功率与利用电压电流传感器6的负荷点电压和逆变器输出电流，通过功率测量装置11得出的光伏分布式电源输出有功功率进行比较，判断后的结果接入储能控制装置9，根据比较值对蓄电池组进行充放电，将经过参数预置装置12设置的参考电压和参考功率值与负荷点电压和逆变器输出电流通过功率测量装置11得出的分布式电源输出无功功率，作为输入量一起输送到PID运算装置13，然后得出功率相角和电压幅值，经过PWM调制装置14对这两个输入量进行调制，接入逆变器驱动板部分。
采用本技术方案的一种光伏分布式电源的微电网控制装置，不仅能够最大提高太阳能转换成电能的效率、自动调整光伏分布式电源连接点的电压、使微电源之间的逆变器不会产生很大的环流，还能够满足光伏分布式电源孤岛与并网两种模式的平滑切换，对于太阳能光伏、风能产业的发展具有积极有效的作用，本发明专门针对光伏分布式电源并网微电网进行控制，保证其稳定性，有效实现高效、环保和优质供电的微电网，对公共大电网起到有益补充作用。

Claims (2)

1.一种光伏分布式电源的微电网控制装置，其特征是：它由储能装置控制装置、最大功率点跟踪控制装置、功率测量装置、参数预置装置、PID运算装置、PWM调制装置、电路、壳体构成；壳体内设置了储能控制装置、最大功率点跟踪控制装置、功率测量装置、参数预置装置、PID运算装置、PWM调制装置、电路；该装置通过电路连接了蓄电池组和逆变器。
2.根据权利要求1所述的一种光伏分布式电源的微电网控制装置，其特征是：壳体15内部电路16连接了储能装置9、最大功率点跟踪装置10、功率测量装置11、PID运算装置13，电路16连接了参数预置装置12与PID运算装置13，PID运算装置13与PWM调制装置14通过电路16相连，储能控制装置9通过电路16连接了蓄电池组3，PWM调制专门致14通过电路16连接了逆变器4。
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