CN113110123A - 一种基于电压控制的太阳能发电控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于电压控制的太阳能发电控制系统，所述太阳能发电控制系统包括太阳能电池板、DC‑DC变换器、逆变单元、滤波单元、并网变压器、蓄电池组、第一信号采集单元、第二信号采集单元、第三信号采集单元、控制处理单元、显示屏、存储单元、按键输入单元和通信单元；所述太阳能发电控制系统根据所述蓄电池组输出信号控制所述蓄电池组的工作状态，根据所述逆变单元输出信号闭环控制所述逆变单元输出电压信号，进而保证所述太阳能发电输出电能符合所述并网变压器的并网要求。本发明提供一种基于电压控制的太阳能发电控制系统，为今后太阳能发电孤岛带负载运行或者并网操作提供保障。
Description
技术领域
本发明属于电力控制技术领域，特别涉及一种基于电压控制的太阳能发电控制系统。
背景技术
随着人类社会的不断发展进步，在极大地丰富了物质生活和精神生活的同时，人们逐渐意识到能源危机和环境污染对未来生存和发展的严重威肋。不论是从国内还是从全球范围看，可开采利用的不可再生能源都是有限的，因此世界各国都在积极研究新能源的开发利用。目前开发较多的新能源有核能、太阳能、风能、潮汐能、地热能等，随着各国政府的大力支持，新能源在新的供能结构中占据了重要的一席之地。在新能源开发利用中，太阳能的应用最为广泛，将成为二十一世纪能源消耗的重要来源，占据新能源中的主体地位。由于太阳能发电容易受到光照、温度等自然条件的影响，环境的变化及负载的波动会对用户和电网带来较大的冲击，严重时会发生安全事故。因此，如何将太阳能发电更合适的与电网连接，对太阳能的使用意义重大。本发明提出一种基于电压控制的太阳能发电控制系统，根据逆变单元输出信号闭环控制逆变单元输出电压信号，功率调节性能好，更好的保证所述太阳能发电输出电能符合所述并网变压器的并网要求。
发明内容
本发明提供一种基于电压控制的太阳能发电控制系统，为今后太阳能发电孤岛带负载运行或者并网操作提供保障。
本发明具体为一种基于电压控制的太阳能发电控制系统，所述太阳能发电控制系统包括太阳能电池板、DC-DC变换器、逆变单元、滤波单元、并网变压器、蓄电池组、第一信号采集单元、第二信号采集单元、第三信号采集单元、控制处理单元、显示屏、存储单元、按键输入单元和通信单元，所述太阳能电池板与所述DC-DC变换器、所述逆变单元、所述滤波单元、所述并网变压器顺序连接，所述第一信号采集单元分别与所述太阳能电池板、所述控制处理单元相连接，所述DC-DC变换器还与所述蓄电池组相连接，所述逆变单元还分别与所述蓄电池组、所述第二信号采集单元、所述控制处理单元相连接，所述第三信号采集单元分别与所述蓄电池组、所述控制处理单元相连接，所述蓄电池组还与所述控制处理单元相连接，所述控制处理单元还分别与所述第二信号采集单元、所述显示屏、所述存储单元、所述按键输入单元、所述通信单元相连接；所述太阳能发电控制系统根据所述蓄电池组输出信号控制所述蓄电池组的工作状态，根据所述逆变单元输出信号闭环控制所述逆变单元输出电压信号，进而保证所述太阳能发电输出电能符合所述并网变压器的并网要求。
所述逆变单元采用三相桥式逆变电路将直流电转换为交流电输出，并采用IGBT控制所述三相桥式逆变电路的工作状态。
所述并网变压器采用升压变压器，完成所述太阳能发电的并网运行，所述并网变压器高压侧与电网连接。
所述蓄电池组采用锂电池。
所述第一信号采集单元采用电流传感器和电压传感器分别采集所述太阳能电池板输出的直流电流信号和直流电压信号；所述第二信号采集单元采用电流传感器和电压传感器分别采集所述逆变单元输出的交流电流信号和交流电压信号；所述第三信号采集单元采集所述蓄电池组的输出电压信号和电流信号。
所述按键输入单元结合所述显示屏和所述存储单元对所述太阳能发电控制系统进行参数设置和信息查询，所述参数包括蓄电池组输出电流参考值、功率参考值、电压调差系数、额定无功功率、给定的输出电压幅值。
所述通信单元采用无线通信技术将所述太阳能发电控制系统的信息上传至监控中心。
所述控制处理单元采用微处理器对所述太阳能发电控制系统的信息进行分析计算，并进行控制处理：
根据所述蓄电池组输出电流信号控制所述蓄电池组的工作状态：将所述蓄电池组输出电流信号与所述蓄电池组输出电流参考值进行比较，若大于所述蓄电池组输出电流参考值，对所述蓄电池组进行充电。
所述控制处理单元根据所述交流电流信号、所述交流电压信号对所述逆变单元进行控制：
步骤(1)：计算所述太阳能发电输出无功功率
UL为所述交流电压信号、IL为所述交流电流信号；
步骤(2)：计算励磁电动势微变量ΔE＝k(QN-Q)+UN-UL，k为电压调差系数，QN为额定无功功率，UN为给定的输出电压幅值；
步骤(3)：经过PI控制调节励磁电动势，输出电压跟踪指令。
与现有技术相比，有益效果是：所述太阳能发电控制系统根据所述交流电流信号、所述交流电压信号对所述逆变单元进行控制，进而保证所述太阳能发电输出电能符合所述并网变压器的并网要求，便于孤岛带负载运行或者并网操作。
附图说明
图1为本发明一种基于电压控制的太阳能发电控制系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明一种基于电压控制的太阳能发电控制系统的具体实施方式做详细阐述。
如图1所示，本发明的太阳能发电控制系统包括太阳能电池板、DC-DC变换器、逆变单元、滤波单元、并网变压器、蓄电池组、第一信号采集单元、第二信号采集单元、第三信号采集单元、控制处理单元、显示屏、存储单元、按键输入单元和通信单元，所述太阳能电池板与所述DC-DC变换器、所述逆变单元、所述滤波单元、所述并网变压器顺序连接，所述第一信号采集单元分别与所述太阳能电池板、所述控制处理单元相连接，所述DC-DC变换器还与所述蓄电池组相连接，所述逆变单元还分别与所述蓄电池组、所述第二信号采集单元、所述控制处理单元相连接，所述第三信号采集单元分别与所述蓄电池组、所述控制处理单元相连接，所述蓄电池组还与所述控制处理单元相连接，所述控制处理单元还分别与所述第二信号采集单元、所述显示屏、所述存储单元、所述按键输入单元、所述通信单元相连接。
所述逆变单元采用三相桥式逆变电路将直流电转换为交流电输出，并采用IGBT控制所述三相桥式逆变电路的工作状态。
所述并网变压器采用升压变压器，完成所述太阳能发电的并网运行，所述并网变压器高压侧与电网连接。
所述蓄电池组采用锂电池，能及时的对所述太阳能发电进行功率补偿，始终保持与负荷平衡，维持系统频率的稳定。
所述第一信号采集单元采用电流传感器和电压传感器分别采集所述太阳能电池板输出的直流电流信号和直流电压信号；所述第二信号采集单元采用电流传感器和电压传感器分别采集所述逆变单元输出的交流电流信号和交流电压信号；所述第三信号采集单元采集所述蓄电池组的输出电压信号和电流信号。
所述按键输入单元结合所述显示屏和所述存储单元对所述太阳能发电控制系统进行参数设置和信息查询，所述参数包括蓄电池组输出电流参考值、功率参考值、电压调差系数、额定无功功率、给定的输出电压幅值。
所述控制处理单元采用微处理器对所述太阳能发电控制系统的信息进行分析计算，并进行控制处理：
根据所述蓄电池组输出电流信号控制所述蓄电池组的工作状态：将所述蓄电池组输出电流信号与所述蓄电池组输出电流参考值进行比较，若大于所述蓄电池组输出电流参考值，对所述蓄电池组进行充电。
所述控制处理单元根据所述交流电流信号、所述交流电压信号对所述逆变单元进行控制：
步骤(1)：计算所述太阳能发电输出无功功率
UL为所述交流电压信号、IL为所述交流电流信号；
步骤(2)：计算励磁电动势微变量ΔE＝k(QN-Q)+UN-UL，k为电压调差系数，QN为额定无功功率，UN为给定的输出电压幅值；
步骤(3)：经过PI控制调节励磁电动势，输出电压跟踪指令，进而保证所述太阳能发电输出电能符合所述并网变压器的并网要求。
最后应该说明的是，结合上述实施例仅说明本发明的技术方案而非对其限制。所属领域的普通技术人员应当理解到，本领域技术人员可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。
Claims (9)
1.一种基于电压控制的太阳能发电控制系统，其特征在于，所述太阳能发电控制系统包括太阳能电池板、DC-DC变换器、逆变单元、滤波单元、并网变压器、蓄电池组、第一信号采集单元、第二信号采集单元、第三信号采集单元、控制处理单元、显示屏、存储单元、按键输入单元和通信单元，所述太阳能电池板与所述DC-DC变换器、所述逆变单元、所述滤波单元、所述并网变压器顺序连接，所述第一信号采集单元分别与所述太阳能电池板、所述控制处理单元相连接，所述DC-DC变换器还与所述蓄电池组相连接，所述逆变单元还分别与所述蓄电池组、所述第二信号采集单元、所述控制处理单元相连接，所述第三信号采集单元分别与所述蓄电池组、所述控制处理单元相连接，所述蓄电池组还与所述控制处理单元相连接，所述控制处理单元还分别与所述第二信号采集单元、所述显示屏、所述存储单元、所述按键输入单元、所述通信单元相连接；所述太阳能发电控制系统根据所述蓄电池组输出信号控制所述蓄电池组的工作状态，根据所述逆变单元输出信号闭环控制所述逆变单元输出电压信号，进而保证所述太阳能发电输出电能符合所述并网变压器的并网要求。
2.根据权利要求1所述的一种基于电压控制的太阳能发电控制系统，其特征在于，所述逆变单元采用三相桥式逆变电路将直流电转换为交流电输出，并采用IGBT控制所述三相桥式逆变电路的工作状态。
3.根据权利要求2所述的一种基于电压控制的太阳能发电控制系统，其特征在于，所述并网变压器采用升压变压器，完成所述太阳能发电的并网运行，所述并网变压器高压侧与电网连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于电压控制的太阳能发电控制系统，其特征在于，所述蓄电池组采用锂电池。
5.根据权利要求4所述的一种基于电压控制的太阳能发电控制系统，其特征在于，所述第一信号采集单元采用电流传感器和电压传感器分别采集所述太阳能电池板输出的直流电流信号和直流电压信号；所述第二信号采集单元采用电流传感器和电压传感器分别采集所述逆变单元输出的交流电流信号和交流电压信号；所述第三信号采集单元采集所述蓄电池组的输出电压信号和电流信号。
6.根据权利要求5所述的一种基于电压控制的太阳能发电控制系统，其特征在于，所述按键输入单元结合所述显示屏和所述存储单元对所述太阳能发电控制系统进行参数设置和信息查询，所述参数包括蓄电池组输出电流参考值、功率参考值、电压调差系数、额定无功功率、给定的输出电压幅值。
7.根据权利要求6所述的一种基于电压控制的太阳能发电控制系统，其特征在于，所述通信单元采用无线通信技术将所述太阳能发电的信息上传至监控中心。
8.根据权利要求7所述的一种基于电压控制的太阳能发电控制系统，其特征在于，所述控制处理单元采用微处理器对所述太阳能发电控制系统的信息进行分析计算，并进行控制处理：
根据所述蓄电池组输出电流信号控制所述蓄电池组的工作状态：将所述蓄电池组输出电流信号与所述蓄电池组输出电流参考值进行比较，若大于所述蓄电池组输出电流参考值，对所述蓄电池组进行充电。
9.根据权利要求8所述的一种基于电压控制的太阳能发电控制系统，其特征在于，所述控制处理单元根据所述交流电流信号、所述交流电压信号对所述逆变单元进行控制：
步骤(1)：计算所述太阳能发电输出无功功率
UL为所述交流电压信号、IL为所述交流电流信号；
步骤(2)：计算励磁电动势微变量ΔE＝k(QN-Q)+UN-UL，k为电压调差系数，QN为额定无功功率，UN为给定的输出电压幅值；
步骤(3)：经过PI控制调节励磁电动势，输出电压跟踪指令。
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