CN105406512A - 共直流母线型分布式光伏储能集成供电系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种共直流母线型分布式光伏储能集成供电系统及控制方法，所述系统包含有多个分布式光伏电板和多个储能单元，分布式光伏电板和储能单元分别经DC/DC电路后并入直流母线上，直流母线经DC/AC电路后接入交流母线；当系统处于并网模式时，采用功率外环与电流内环相结合的双闭环控制结构；当系统在电网失电情况下处于离网模式时，采取定电压和定频率控制策略，可实现独立供电，为负荷提供电压和频率支撑。本发明涉及一种共直流母线型分布式光伏储能集成供电系统及控制方法，控制灵活、稳定性和可靠性高，可实现输出功率实时可控，减少多输入光伏与多类型储能联合出力时的功率调节响应时间。
Description
技术领域
本发明涉及一种集成供电系统及其控制方法，尤其涉及一种将多个分布式光伏和储能设备利用共直流母线方式进行集中式供电、管理的系统及其控制方法，属于电力电子技术领域。
背景技术
近些年，随着国家制定了大量新能源发展的激励政策，国内的新能源发电得以快速发展；同时，伴随着今后土地资源的日益紧缺和价格上涨，国内光伏发电发展将以充分利用闲置屋顶和分散土地资源的分布式光伏发电为主。但是，随着分布式光伏的快速发展，高渗透率分布式光伏直接接入将给配电网的电压稳定、电能质量及运行控制带来一些问题，利用储能系统可以有效解决这一系列问题，因此分布式光伏和储能结合应用是一种趋势和解决方案。
目前，储能和光伏集成应用模式主要采用共交流母线方式，各路光伏和储能直接和电网耦合，多个交流并网装置之间的协调控制较复杂，成本较高，仅适合于大型并网光伏电站应用。此外，光伏与储能直接交流汇集的方式存在抗干扰能力不足的问题，发电并网对电网电能质量也具有一定的影响。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种控制灵活、稳定性和可靠性高的共直流母线型分布式光伏储能集成供电系统及控制方法。本发明供电系统可以在并网/离网双模式下运行，其不仅可以实现光伏的MPPT控制，还可以适应不同类型的储能，充分发挥储能的调节范围，优化储能的充放电控制，提高能量的利用率，实现输出功率实时可控，减少多输入光伏与多类型储能联合出力时的功率调节响应时间。
本发明的目的是这样实现的：
一种共直流母线型分布式光伏储能集成供电系统，所述系统包含有多个分布式光伏电板和多个储能单元，所述分布式光伏电板和储能单元分别经DC/DC电路后并入直流母线上，所述直流母线经DC/AC电路后接入交流母线。
本发明一种共直流母线型分布式光伏储能集成供电系统，所述DC/DC电路包含有两个IGBT器件和一个滤波电感，所述分布式光伏电板或储能单元的正负极之间连接有输入电容，且所述分布式光伏电板或储能单元的正负极的一端经滤波电感接入第一IGBT器件的发射极和第二IGBT器件的集电极，所述第一IGBT器件的集电极和第二IGBT器件的发射极分别连接至直流母线的正负极上。
本发明一种共直流母线型分布式光伏储能集成供电系统，所述DC/AC为IGBT逆变器，直流母线的正负极之间设置有滤波电容，所述直流母线的正负极接入IGBT逆变器的输入端，所述IGBT逆变器的输出端经由电感和电容构成的LC滤波电路后连接至交流母线上。
本发明一种共直流母线型分布式光伏储能集成供电系统，所述储能单元为铅酸电池、锂电池或超级电容中的一种或多种。
一种共直流母线型分布式光伏储能集成控制方法，所述控制方法为，当系统处于离网模式时，即电网失电情况下，采取定电压和定频率控制策略，实现独立供电，为负荷提供电压和频率支撑；此时，通过采样电路获取三相电压Uabc和实时频率F，三相电压Uabc经过3/2变换后得到Us，Uref为指令电压，Us、Uref经PI调节器输出幅值量，Fref为指令频率，Fref、F经PI调节器输出相位量，幅值量、相位量通过电压空间矢量脉宽调制（SVPWM）得到驱动信号，该驱动信号控制DC/AC电路中IGBT开关动作。
本发明一种共直流母线型分布式光伏储能集成控制方法，当系统处于并网模式时，进行有功无功控制策略，采用功率外环与电流内环相结合的双闭环控制结构。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明创新地设计了共直流母线型多输入变换装置拓扑结构，实现光伏与储能一体化接入直流母线中，提高系统运行可靠性；针对分布式光伏与储能系统交流汇集的方式存在的抗干扰能力不足与影响电能质量等问题，采用分布式光伏与储能在直流侧汇集的方式，可将分布式光伏的波动性在直流侧通过储能进行平抑，将波动率限制在5%以内，减少了分布式发电并网对电网电能质量的影响。实现输出功率实时可控，减少多输入光伏与多类型储能联合出力时的功率调节响应时间。
附图说明
图1为本发明一种共直流母线型分布式光伏储能集成供电系统的电路框图。
图2为本发明一种共直流母线型分布式光伏储能集成供电系统的电路图。
图3为本发明一种共直流母线型分布式光伏储能集成供电系统的电压频率控制框图。
具体实施方式
参见图1和图2，本发明涉及的一种共直流母线型分布式光伏储能集成供电系统及控制方法，所述系统包含有多个分布式光伏电板和多个储能单元，所述分布式光伏电板和储能单元分别经DC/DC电路后并入直流母线上，所述直流母线经DC/AC电路后接入交流母线；
具体的讲，所述DC/DC电路包含有两个IGBT器件和一个滤波电感，所述分布式光伏电板或储能单元的正负极之间连接有输入电容，且所述分布式光伏电板或储能单元的正负极的一端经滤波电感接入第一IGBT器件的发射极和第二IGBT器件的集电极，所述第一IGBT器件的集电极和第二IGBT器件的发射极分别连接至直流母线的正负极上；
所述DC/AC为IGBT逆变器，直流母线的正负极之间设置有滤波电容，所述直流母线的正负极接入IGBT逆变器的输入端，所述IGBT逆变器的输出端经由电感和电容构成的LC滤波电路后连接至交流母线上，所述交流母线连接至电网；
具体的讲，所述储能单元为铅酸电池、锂电池、超级电容等；
一种共直流母线型分布式光伏储能集成控制方法，所述控制方法为：
当系统处于并网模式时，进行有功无功控制策略，采用功率外环与电流内环相结合的双闭环控制结构；并网情况下，系统输出功率可控，有效解决了分布式光伏波动性造成的潮流、电压稳定性问题，实现高渗透分布式光伏友好接入电网。
如图3，当系统处于离网模式时，即电网失电情况下，采取定电压和定频率控制策略，实现独立供电，为负荷提供电压和频率支撑；此时，通过采样电路获取三相电压Uabc和实时频率F，三相电压Uabc经过3/2变换后得到Us，Uref为指令电压，Us、Uref经PI调节器输出幅值量，Fref为指令频率，Fref、F经PI调节器输出相位量，幅值量、相位量通过电压空间矢量脉宽调制（SVPWM）得到驱动信号，该驱动信号控制DC/AC电路中IGBT开关动作；从而实现定电压和定频率控制策略，实现了独立供电。
另外：需要注意的是，上述具体实施方式仅为本专利的一个优化方案，本领域的技术人员根据上述构思所做的任何改动或改进，均在本专利的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种共直流母线型分布式光伏储能集成供电系统，其特征在于：所述系统包含有多个分布式光伏电板和多个储能单元，所述分布式光伏电板和储能单元分别经DC/DC电路后并入直流母线上，所述直流母线经DC/AC电路后接入交流母线。
2.如权利要求1所述一种共直流母线型分布式光伏储能集成供电系统，其特征在于：所述DC/DC电路包含有两个IGBT器件和一个滤波电感，所述分布式光伏电板或储能单元的正负极之间连接有输入电容，且所述分布式光伏电板或储能单元的正负极的一端经滤波电感接入第一IGBT器件的发射极和第二IGBT器件的集电极，所述第一IGBT器件的集电极和第二IGBT器件的发射极分别连接至直流母线的正负极上。
3.如权利要求1所述一种共直流母线型分布式光伏储能集成供电系统，其特征在于：所述DC/AC为IGBT逆变器，直流母线的正负极之间设置有滤波电容，所述直流母线的正负极接入IGBT逆变器的输入端，所述IGBT逆变器的输出端经由电感和电容构成的LC滤波电路后连接至交流母线上。
4.如权利要求1所述一种共直流母线型分布式光伏储能集成供电系统，其特征在于：所述储能单元为铅酸电池、锂电池或超级电容中的一种或多种。
5.一种共直流母线型分布式光伏储能集成控制方法，其特征在于：所述控制方法为，当系统处于离网模式时，即电网失电情况下，采取定电压和定频率控制策略，实现独立供电，为负荷提供电压和频率支撑；此时，通过采样电路获取三相电压Uabc和实时频率F，三相电压Uabc经过3/2变换后得到Us，Uref为指令电压，Us、Uref经PI调节器输出幅值量，Fref为指令频率，Fref、F经PI调节器输出相位量，幅值量、相位量通过电压空间矢量脉宽调制得到驱动信号，该驱动信号控制DC/AC电路中IGBT开关动作。
6.如权利要求5所述一种共直流母线型分布式光伏储能集成控制方法，其特征在于：当系统处于并网模式时，进行有功无功控制策略，采用功率外环与电流内环相结合的双闭环控制结构。
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