CN110649656A - 一种光伏发电站并网系统 - Google Patents

一种光伏发电站并网系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种光伏发电站并网系统，其特征在于，包括：光伏发电组件，DCDC变换器，数据采集模块，控制器，逆变电路，滤波器以及并网开关；数据采集模块用于采集光伏发电组件发出的直流电的电参数，采集滤波器滤波后的电参数，采集电网当前的电参数以及电能并网后的电参数，并将上述电参数传输到控制器；控制器用于接收数据采集模块发送的电参数，并将电参数与预设阈值进行比对，当超出预设阈值时，控制并网开关断开停止并网运行；系统实现对并网过程中的多种参数进行采集判断，具体涉及但不限于电流参数，电压参数，频率参数以及功率因数。这样能够实时掌握并网过程的状态，一旦发现超阈值时，可以通过并网开关关停并网作业。

Description

一种光伏发电站并网系统
技术领域
本发明涉及光伏发电技术领域，尤其涉及一种光伏发电站并网系统。
背景技术
随着世界能源危机的不断深化以及节能环保意识不断提升，清洁能源在国家能源结构中的地位日益突出。为了推进光伏发电的快速发展，实行了光伏产业发展的相关刺激和优惠政策，使得光伏发电具有广阔的前景。
目前多数光伏发电直接用于供电设备，或者给蓄电池充电。光伏发电后并网，也是在逐步的提升使用。但是，光伏发电站并网过程较为复杂，需要控制的参数较多，如果不很好的掌控并网数据，将会导致对电网造成影响，进而影响到电网的正常运行。所以如何实现稳定的并网，并实现光伏发电的良好发展是当前亟待解决的技术问题。
发明内容
为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供一种光伏发电站并网系统，其特征在于，包括：光伏发电组件，DCDC变换器，数据采集模块，控制器，逆变电路，滤波器以及并网开关；
光伏发电组件依次通过，DCDC变换器，逆变电路，滤波器以及并网开关连接电网；
光伏发电组件用于执行光伏发电，发出来的电能通过DCDC变换器变换，逆变电路的逆变处理，滤波器进行滤波后，并入电网；
控制器分别与数据采集模块，逆变电路以及并网开关连接；
数据采集模块用于采集光伏发电组件发出的直流电的电参数，采集滤波器滤波后的电参数，采集电网当前的电参数以及电能并网后的电参数，并将上述电参数传输到控制器；
控制器用于接收数据采集模块发送的电参数，并将电参数与预设阈值进行比对，当超出预设阈值时，控制并网开关断开停止并网运行；
还用于根据预设的IGBT控制方式，向逆变电路输出PWM信号，实现对并网前电参数的逻辑和时序控制。
优选地，电参数包括：电流参数，电压参数，频率参数以及功率因数。
优选地，数据采集模块包括：电压采集电路，电流采集电路，频率采集电路，温度传感器，湿度传感器以及风力传感器。
优选地，电压采集电路包括：电压互感器，CD4051芯片，电阻R1，电阻R2，分压电阻R3，电阻R4，电容C1，电容C2，稳压二极管D1以及运放器Y1。
通过电阻R1将采集的电压信号送入运放器Y1，运放器Y1的基准电压通过电源电压，稳压二极管D1，电容C1，电阻R2，分压电阻R3配置；稳压二极管D1，电容C1具有稳压滤波功能，分压电阻R3调节基准电压值。
优选地，频率采集电路包括：运放器Y2，三极管Q1，电阻R11，电阻R12，电阻R13；数据采集模块采集到的电压通过运放器Y2产生周期方波触发信号，将周期方波触发信号传输到控制器，实现信号频率信号的实时采样。
优选地，数据采集模块还包括：过零检测电路；
过零检测电路包括：电阻R21，电阻R22，电阻R23，电阻R24，电阻R25，电阻R26，电阻R27，二极管D11，二极管D12，TLC2274芯片以及CMP04芯片；
数据采集模块采集电网电压，当电网电压经过零点为正值时，过零检测电路的CMP04芯片为1，当电网电压经过零点为负值时，过零检测电路的CMP04芯片为0，将过零状态发送给控制器。
优选地，控制器还用于获取数据采集模块采样得到是电压电流序列，对一个采样周期内的信号进行连续N次采样，得到离散序列；控制器根据电压信号有效值计算方式：
Figure BDA0002232963240000031
得到电压信号有效值，并基于预设数量的周期进行加权平均计算获得待测的电压有效值，当前并网状态的电压信号有效值，进行判断是否满足并网要求；
控制器还根据电流信号有效值计算方式：
Figure BDA0002232963240000032
得到电流信号有效值，并基于预设数量的周期进行加权平均计算获得待测的电流有效值，当前并网状态的电流信号有效值，进行判断是否满足并网要求；
u(k)为电压序列，N为采用的周期数量；
i(k)为电流序列。
优选地，控制器还用于获取数据采集模块采集的电数据，对电数据进行FFT分析得到三相基波电压的幅值和相位，然后根据
Figure BDA0002232963240000033
式中，Ua，Ub，Uc分别为三相基波电压，
Figure BDA0002232963240000034
为旋转因子
取得电压正序分量、负序分量和零序分量的幅值；
再利用
Figure BDA0002232963240000041
得到三相电压不平衡度，基于预设的三相电压不平衡度与计算得到的三相电压不平衡度进行比对，判断是否满足并网要求。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本发明提供的光伏发电站并网系统实现对并网过程中的多种参数进行采集判断，具体涉及但不限于电流参数，电压参数，频率参数以及功率因数。这样能够实时掌握并网过程的状态，一旦发现超阈值时，可以通过并网开关关停并网作业。本发明还提供基于电压电流信号有效值的判断，以及三相电压不平衡度的判断，进一步保障并网过程的安全，实现稳定的并网，避免对电网造成影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为光伏发电站并网系统示意图；
图2为电压采集电路图；
图3为频率采集电路图；
图4为过零检测电路图。
具体实施方式
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器4装置中实现这些功能实体。
本发明提供一种光伏发电站并网系统，如图1至4所示，包括：光伏发电组件1，DCDC变换器2，数据采集模块3，控制器4，逆变电路5，滤波器6以及并网开关7；
光伏发电组件1依次通过，DCDC变换器2，逆变电路5，滤波器6以及并网开关7连接电网；光伏发电组件1用于执行光伏发电，发出来的电能通过DCDC变换器2变换，逆变电路5的逆变处理，滤波器6进行滤波后，并入电网；控制器4分别与数据采集模块3，逆变电路5以及并网开关7连接；数据采集模块3用于采集光伏发电组件1发出的直流电的电参数，采集滤波器6滤波后的电参数，采集电网当前的电参数以及电能并网后的电参数，并将上述电参数传输到控制器4；控制器4用于接收数据采集模块3发送的电参数，并将电参数与预设阈值进行比对，当超出预设阈值时，控制并网开关7断开停止并网运行；还用于根据预设的IGBT控制方式，向逆变电路5输出PWM信号，实现对并网前电参数的逻辑和时序控制。
电参数包括：电流参数，电压参数，频率参数以及功率因数。数据采集模块3包括：电压采集电路，电流采集电路，频率采集电路，温度传感器，湿度传感器以及风力传感器。
本发明中，电压采集电路包括：电压互感器，CD4051芯片，电阻R1，电阻R2，分压电阻R3，电阻R4，电容C1，电容C2，稳压二极管D1以及运放器Y1。通过电阻R1将采集的电压信号送入运放器Y1，运放器Y1的基准电压通过电源电压，稳压二极管D1，电容C1，电阻R2，分压电阻R3配置；稳压二极管D1，电容C1具有稳压滤波功能，分压电阻R3调节基准电压值。
本发明中，频率采集电路包括：运放器Y2，三极管Q1，电阻R11，电阻R12，电阻R13；数据采集模块3采集到的电压通过运放器Y2产生周期方波触发信号，将周期方波触发信号传输到控制器4，实现信号频率信号的实时采样。
本发明中，数据采集模块3还包括：过零检测电路；过零检测电路包括：电阻R21，电阻R22，电阻R23，电阻R24，电阻R25，电阻R26，电阻R27，二极管D11，二极管D12，TLC2274芯片以及CMP04芯片；
数据采集模块3采集电网电压，当电网电压经过零点为正值时，过零检测电路的CMP04芯片为1，当电网电压经过零点为负值时，过零检测电路的CMP04芯片为0，将过零状态发送给控制器4。
基于上述本发明提供的电路以及相应的模块，本发明中，控制器4还用于获取数据采集模块3采样得到是电压电流序列，对一个采样周期内的信号进行连续N次采样，得到离散序列；控制器4根据电压信号有效值计算方式：
Figure BDA0002232963240000061
得到电压信号有效值，并基于预设数量的周期进行加权平均计算获得待测的电压有效值，当前并网状态的电压信号有效值，进行判断是否满足并网要求；
这里的电压采用，电压过零采用都是基于上述电路来完成，并使用。
控制器4还根据电流信号有效值计算方式：
Figure BDA0002232963240000071
得到电流信号有效值，并基于预设数量的周期进行加权平均计算获得待测的电流有效值，当前并网状态的电流信号有效值，进行判断是否满足并网要求；
u(k)为电压序列，N为采用的周期数量；
i(k)为电流序列。
基于上述本发明提供的电路以及相应的模块，本发明中，控制器4还用于获取数据采集模块3采集的电数据，对电数据进行FFT分析得到三相基波电压的幅值和相位，然后根据
Figure BDA0002232963240000072
式中，Ua，Ub，Uc分别为三相基波电压，
Figure BDA0002232963240000073
为旋转因子
取得电压正序分量、负序分量和零序分量的幅值；
再利用
Figure BDA0002232963240000074
得到三相电压不平衡度，基于预设的三相电压不平衡度与计算得到的三相电压不平衡度进行比对，判断是否满足并网要求。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种光伏发电站并网系统，其特征在于，包括：光伏发电组件，DCDC变换器，数据采集模块，控制器，逆变电路，滤波器以及并网开关；
光伏发电组件依次通过，DCDC变换器，逆变电路，滤波器以及并网开关连接电网；
光伏发电组件用于执行光伏发电，发出来的电能通过DCDC变换器变换，逆变电路的逆变处理，滤波器进行滤波后，并入电网；
控制器分别与数据采集模块，逆变电路以及并网开关连接；
数据采集模块用于采集光伏发电组件发出的直流电的电参数，采集滤波器滤波后的电参数，采集电网当前的电参数以及电能并网后的电参数，并将上述电参数传输到控制器；
控制器用于接收数据采集模块发送的电参数，并将电参数与预设阈值进行比对，当超出预设阈值时，控制并网开关断开停止并网运行；
还用于根据预设的IGBT控制方式，向逆变电路输出PWM信号，实现对并网前电参数的逻辑和时序控制。
2.根据权利要求1所述的光伏发电站并网系统，其特征在于，
电参数包括：电流参数，电压参数，频率参数以及功率因数。
3.根据权利要求1所述的光伏发电站并网系统，其特征在于，
数据采集模块包括：电压采集电路，电流采集电路，频率采集电路，温度传感器，湿度传感器以及风力传感器。
4.根据权利要求1所述的光伏发电站并网系统，其特征在于，
电压采集电路包括：电压互感器，CD4051芯片，电阻R1，电阻R2，分压电阻R3，电阻R4，电容C1，电容C2，稳压二极管D1以及运放器Y1；
通过电阻R1将采集的电压信号送入运放器Y1，运放器Y1的基准电压通过电源电压，稳压二极管D1，电容C1，电阻R2，分压电阻R3配置；稳压二极管D1，电容C1具有稳压滤波功能，分压电阻R3调节基准电压值。
5.根据权利要求1所述的光伏发电站并网系统，其特征在于，
频率采集电路包括：运放器Y2，三极管Q1，电阻R11，电阻R12，电阻R13；数据采集模块采集到的电压通过运放器Y2产生周期方波触发信号，将周期方波触发信号传输到控制器，实现信号频率信号的实时采样。
6.根据权利要求1所述的光伏发电站并网系统，其特征在于，
数据采集模块还包括：过零检测电路；
过零检测电路包括：电阻R21，电阻R22，电阻R23，电阻R24，电阻R25，电阻R26，电阻R27，二极管D11，二极管D12，TLC2274芯片以及CMP04芯片；
数据采集模块采集电网电压，当电网电压经过零点为正值时，过零检测电路的CMP04芯片为1，当电网电压经过零点为负值时，过零检测电路的CMP04芯片为0，将过零状态发送给控制器。
7.根据权利要求1所述的光伏发电站并网系统，其特征在于，
控制器还用于获取数据采集模块采样得到是电压电流序列，对一个采样周期内的信号进行连续N次采样，得到离散序列；控制器根据电压信号有效值计算方式：得到电压信号有效值，并基于预设数量的周期进行加权平均计算获得待测的电压有效值，当前并网状态的电压信号有效值，进行判断是否满足并网要求；
控制器还根据电流信号有效值计算方式：得到电流信号有效值，并基于预设数量的周期进行加权平均计算获得待测的电流有效值，当前并网状态的电流信号有效值，进行判断是否满足并网要求；
u(k)为电压序列，N为采用的周期数量；
i(k)为电流序列。
8.根据权利要求1所述的光伏发电站并网系统，其特征在于，
控制器还用于获取数据采集模块采集的电数据，对电数据进行FFT分析得到三相基波电压的幅值和相位，然后根据
Figure FDA0002232963230000031
式中，Ua，Ub，Uc分别为三相基波电压，
Figure FDA0002232963230000032
为旋转因子
取得电压正序分量、负序分量和零序分量的幅值；
再利用
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得到三相电压不平衡度，基于预设的三相电压不平衡度与计算得到的三相电压不平衡度进行比对，判断是否满足并网要求。
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