CN204407916U - 一种含风光储的综合微电网实验仿真平台 - Google Patents

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郭海平
杨苹
许志荣
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郭琦
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韩伟强
周少雄
廖一旭
郑群儒
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Abstract

本实用新型涉及一种含风光储的综合微电网实验仿真平台，该微电网实验仿真平台包括微电网RTDS平台、中央控制器以及分别与中央控制器连接的光伏控制器、储能控制器和风电控制器，所述的光伏控制器、储能控制器和风电控制器分别通过模拟数字信号转换装置与RTDS平台连接。采用本实用新型能够研究风光储综合微电网暂态下复杂动态行为，并具有切换微电网并网模式或孤岛模式、频率稳定控制、电压稳定控制以及微网系统的经济运行控制等功能。

Description

一种含风光储的综合微电网实验仿真平台
技术领域
本实用新型涉及微电网仿真实验领域，具体地说，是涉及一种含风光储的综合微电网实验仿真平台。
背景技术
    近年来，随着经济的发展，用电负荷的不断增加，传统电网的弊端也日益凸现，这使得电网运行的稳定性和安全性下降，供电质量得不到很好的保障。当前，作为集中式发电的有效补充，分布式发电相关技术在世界范围内获得了广泛关注。
微网技术的提出旨在中低压层面上实现分布式发电技术的灵活、高效应用,解决数量庞大、形式多样的分布式电源并网运行时的主要问题,同时由于它具备一定的能量管理功能,并尽可能维持功率的局部优化与平衡,可有效降低系统运行人员的调度难度。特别地,微网的独立运行模式可以在外部电网故障时继续向关键负荷供电,提高了用电的安全性和可靠性。
随着国家对新能源行业的政策扶持，新能源产业快速发展，风力发电、光伏发电、不同类型储能系统以及风/光/储联合系统（包括微电网）在电力系统中所占的比例越来越高，对电网的影响日益增大。但是，目前并没有可以同时用于研究风能、光能和储能的综合微电网的仿真试验平台。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种能够研究风能、光能和储能的综合微电网的风光储综合的微电网实验仿真平台。
为实现上述的目的，本实用新型的技术方案为：一种含风光储的综合微电网实验仿真平台，其中微电网实验仿真平台包括RTDS平台、中央控制器以及分别与中央控制器连接的光伏控制器、储能控制器和风电控制器，所述的风电控制器、光伏控制器和储能控制器分别通过模拟数字信号转换装置与RTDS平台连接。RTDS全称为实时数字仿真仪，是一种专门设计用于研究电力系统中电磁暂态现象的装置。
上述的微电网实验仿真平台， RTDS平台内设有RTDS板卡， RTDS平台将搭建的微网母线模型数据、与微网母线模型数据直接连接的大电网模型数据、负荷模型数据以及对应风能、光能、储能的微电网模型数据传输到RTDS板卡内，所述的风电控制器、光伏控制器和储能控制器分别通过模拟数字信号转换装置与RTDS板卡连接。
上述的微电网实验仿真平台，对应风能的微电网模型数据为现有模型数据，其包括双馈异步风力发电机（以下简称DFIG）、直驱永磁同步风力发电机（以下简称PMSG）、风机变流器和变压器，双馈异步风力发电机、直驱永磁同步风力发电机分别经过风机变流器、变压器与微网母线连接，所述的风电控制器通过模拟数字信号转换装置与风机变流器连接；中央控制器发出指令至风电控制器，风电控制器将通过模拟数字信号转换装置输入信号至RTDS板卡中控制风机变流器，从而实现对风力发电机的控制，完成风力发电系统的闭环控制。
   上述的微电网实验仿真平台，对应光能的微电网模型数据为现有模型数据，其包括光伏阵列、光伏逆变器和变压器，光伏阵列经光伏逆变器、变压器与微网母线连接，所述的光伏控制器通过模拟数字信号转换装置与光伏逆变器连接；中央控制器发出指令至光伏控制器，光伏控制器将通过模拟数字信号转换装置输入信号至RTDS板卡中控制光伏逆变器，实现对光伏逆变器的控制，完成光伏发电系统的闭环控制。
    上述的微电网实验仿真平台，对应储能的微电网模型数据为现有模型数据，其包括蓄电池、储能变流器和变压器，蓄电池经储能变流器、变压器与微网母线连接，所述的储能控制器通过模拟数字信号转换装置与储能变流器连接；中央控制器发出指令至储能控制器，储能控制器将通过模拟数字信号转换装置输入信号至RTDS板卡中控制储能变流器，从而控制储能系统发出或吸收系统所需能量，实现微网系统能量的平衡，维持系统的稳定运行。
 上述的微电网实验仿真平台，其特征在于：RTDS板卡在微网母线模型数据与大电网模型数据之间设有切换到并网模式或孤岛模式的静态开关，该静态开关与中央控制器连接。
本实用新型采用将分别与中央控制器连接的风电控制器、光伏控制器和储能控制器通过模拟数字信号转换装置与RTDS平台连接，进而搭建一个含风能、光能、储能综合的微电网实时实验仿真平台，通过各种实际物理设备之间的连接，组合验证微电网的控制策略，研究风光储微网暂态下复杂动态行为。
附图说明
图1为本实用新型的风光储综合微电网实验仿真平台结构；
图2为本实用新型的风光储综合微电网实验仿真平台拓扑结构；
图3为本实用新型中风电控制器与RTDS连接拓扑结构；
图4为本实用新型中光伏控制器与RTDS连接拓扑结构；
图5为本实用新型中储能控制器与RTDS连接拓扑结构。
图中：1为RTDS平台 ，11为RTDS板卡 ，2为中央控制器 ，21为风电控制器 ，22为光伏控制器 ，23为储能控制器 ，24为静态开关 ，3为模拟数字信号转换装置 。
具体实施方式
如图1和图2所示，一种含风光储的综合微电网实验仿真平台，包括RTDS平台1、中央控制器2以及分别与中央控制器2连接的风电控制器21、光伏控制器22和储能控制器23，所述的风电控制器21、光伏控制器22和储能控制器23分别通过模拟数字信号转换装置3与RTDS平台1连接；RTDS平台1内设有RTDS板卡11， RTDS平台1将搭建的微网母线模型数据、与微网母线模型数据连接的大电网模型数据、负荷模型数据以及对应风能、光能、储能的微电网模型数据传输到RTDS板卡11内，所述的风电控制器21、光伏控制器22和储能控制器23分别通过模拟数字信号转换装置3与RTDS板卡11连接；RTDS板卡11在微网母线模型数据与大电网模型数据之间设有切换到并网模式或孤岛模式的静态开关24，该静态开关24与中央控制器2连接。
如图3所示，对应风能的微电网模型数据包括双馈异步风力发电机（图为DFIG）、直驱永磁同步风力发电机（图为PMSG）、风机变流器和变压器，双馈异步风力发电机（图为DFIG）、直驱永磁同步风力发电机（图为PMSG）分别经过风机变流器、变压器与微网母线连接，所述的风电控制器21通过模拟数字信号转换装置3与风机变流器连接。
系统仿真时，风电控制器21首先接受由RTDS板卡11送出的电压、电流信号，然后进行处理并产生用于控制变流器的PWM脉冲信号，通过RTDS板卡11送入RTDS平台1搭建的模型内，从而实现对风力发电机的控制，完成风力发电系统的闭环控制。
   如图4所示，对应光能的微电网模型数据包括光伏阵列、光伏逆变器和变压器，光伏阵列经光伏逆变器、变压器与微网母线连接，所述的光伏控制器22通过模拟数字信号转换装置3与光伏逆变器连接。
    系统仿真时，RTDS平台1将光伏发电系统的交流侧电压和电流信号、直流侧电压和电流信号通过RTDS板卡11输出至光伏控制器22，光伏控制器22将对应的模拟信号进行处理后产生PWM信号（脉冲宽度调制信号），并通过RTDS板卡11送入RTDS平台1搭建的模型内，用于实现对光伏逆变器的控制，完成光伏发电系统的闭环控制。
  如图5所示，对应储能的微电网模型数据包括蓄电池、储能变流器和变压器，蓄电池经储能变流器、变压器与微网母线连接，所述的储能控制器23通过模拟数字信号转换装置3与储能变流器连接。
系统仿真时，储能控制器接受RTDS板卡输出模拟量，并根据中央控制器2指令进行充放电控制，并产生PWM信号，通过RTDS板卡11送入RTDS平台1搭建的模型内，从而控制储能系统发出或吸收系统所需能量，实现微电网系统能量的平衡，维持系统的稳定运行。

Claims (6)

1.一种含风光储的综合微电网实验仿真平台，其特征在于：微电网实验仿真平台包括RTDS平台（1）、中央控制器（2）以及分别与中央控制器（2）连接的风电控制器（21）、光伏控制器（22）和储能控制器（23），所述的风电控制器（21）、光伏控制器（22）和储能控制器（23）分别通过模拟数字信号转换装置（3）与RTDS平台（1）连接。
2. 根据权利要求1所述的微电网实验仿真平台，其特征在于：RTDS平台（1）内设有RTDS板卡（11）， RTDS平台（1）将搭建的微网母线模型数据、与微网母线模型数据连接的大电网模型数据、负荷模型数据以及对应风能、光能、储能的微电网模型数据传输到RTDS板卡（11）内，所述的风电控制器（21）、光伏控制器（22）和储能控制器（23）分别通过模拟数字信号转换装置（3）与RTDS板卡（11）连接。
3. 根据权利要求2所述的微电网实验仿真平台，其特征在于：对应风能的微电网模型数据包括双馈异步风力发电机、直驱永磁同步风力发电机、风机变流器和变压器，双馈异步风力发电机、直驱永磁同步风力发电机分别经过风机变流器、变压器与微网母线连接，所述的风电控制器（21）通过模拟数字信号转换装置（3）与风机变流器连接。
4. 根据权利要求2所述的微电网实验仿真平台，其特征在于：对应光能的微电网模型数据包括光伏阵列、光伏逆变器和变压器，光伏阵列经光伏逆变器、变压器与微网母线连接，所述的光伏控制器（22）通过模拟数字信号转换装置（3）与光伏逆变器连接。
5. 根据权利要求2所述的微电网实验仿真平台，其特征在于：对应储能的微电网模型数据包括蓄电池、储能变流器和变压器，蓄电池经储能变流器、变压器与微网母线连接，所述的储能控制器（23）通过模拟数字信号转换装置（3）与储能变流器连接。
6. 根据权利要求2至5任一所述的微电网实验仿真平台，其特征在于：RTDS板卡（11）在微网母线模型数据与大电网模型数据之间设有切换到并网模式或孤岛模式的静态开关（24），该静态开关（24）与中央控制器（2）连接。
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