CN206790099U - 一种微网系统 - Google Patents

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杨婷婷
柯志民
蔡维新
苏旭忠
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Abstract

本实用新型提供一种微网系统，包括直流母线、连接在直流母线上为直流母线供电的供电装置，还包括连接在直流母线上的储能单元，储能单元包括与直流母线连接的升降压模块、与升降压模块连接的电池模块、与电池模块连接的电量均衡模块，升降压模块用于实现直流母线对电池模块充电或者实现电池模块为直流母线供电，电池模块包括多个依次串联的蓄电池，电量均衡模块用于自动均衡各个蓄电池的电量。本实用新型能够实现削峰填谷、自动对各个蓄电池的电量进行均衡、方便地在线扩容，降低成本、减少环境污染、安装及维护均更方便。

Description

一种微网系统
技术领域
本实用新型涉及一种微网系统。
背景技术
微网是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负载和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网并网运行，也可以孤立运行，是智能电网的重要组成部分。储能装置一般包括多个蓄电池，多个蓄电池在使用过程中，必须保证其电量均衡，以免影响微网的正常工作，且蓄电池的使用寿命有限，按照标准，实际容量大于80％额定容量时，为在役蓄电池，可正常使用，当实际容量为额定容量的80％及以下时，蓄电池将退役，退役蓄电池通常将其直接报废，由于蓄电池使用量日益增大，直接报废蓄电池存在处理困难、浪费巨大、造成二次污染等问题。新能源发电如风力发电、太阳能发电等，都存在峰、谷用电问题，且其发电时的突发性较大，利用化学储能是缓冲新能源对电网冲击、解决削峰填谷的主要手段，但化学储能成本高，常对电网造成冲击，如何保证各个蓄电池电量的均衡、如何实现对退役蓄电池的二次利用、如何低成本地缓冲新能源对电网的冲击、如何方便地实现扩容，是当前微网系统需要解决的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提出一种微网系统，利用储能单元缓冲新能源电源对电网的冲击，保证各个蓄电池电量的均衡，且储能单元能够实现与直流母线的热拔插连接，方便地实现扩容。
本实用新型通过以下技术方案实现：
一种微网系统，包括直流母线、连接在直流母线上为直流母线供电的供电装置，还包括连接在直流母线上的储能单元，储能单元包括与直流母线连接的升降压模块、与升降压模块连接的电池模块、与电池模块连接的电量均衡模块，升降压模块用于实现直流母线对电池模块充电或者实现电池模块为直流母线供电，电池模块包括多个依次串联的蓄电池，电量均衡模块用于自动均衡各个蓄电池的电量。
进一步的，所述电量均衡模块包括连接在每个蓄电池正负极之间的开关电路、连接在相邻两蓄电池的开关电路之间的储能电路和控制模块，开关电路包括相互串联的两个第一开关管，储能电路包括电容，储能电路的正、负端在两第一开关管之间与开关电路连接，控制模块用于检测各蓄电池的电压，并根据检测结果控制相应第一开关管的通断，以使各个蓄电池的电量均衡。
进一步的，所述升降压模块包括第二开关管、第三开关管和电感，第二开关管输入端与所述直流母线正极连接、输出端分别与第三开关管输入端和电感输入端连接，第三开关管输出端与所述直流母线负极连接，电感输出端与所述电池模块连接，第二、第三开关管控制端均与所述控制模块连接。
进一步的，所述供电装置包括通过交直流转换装置连接在所述直流母线上的交流电源和连接在所述直流母线上的新能源电源。
进一步的，还包括连接在所述直流母线上防止直流母线过压的保护单元，保护单元包括多个相互并联的电阻、连接在并联后的电阻和所述直流母线之间的第四开关管，第四开关管由所述控制模块控制其通断。
进一步的，所述蓄电池为在役蓄电池或者退役蓄电池。
进一步的，所述第一、第二和第三开关管均为MOS管或者三极管或者IGBT。
进一步的，所述第四开关管为MOS管或者三极管或者IGBT。
本实用新型具有如下有益效果：
1、本实用新型的储能单元能够缓冲新能源对电网的冲击，实现削峰填谷；储能单元能够自动对各个蓄电池的电量进行均衡；储能单元能够利用升降压模块实现与直流母线的热拔插连接，方便地实现微网系统的在线扩容，且安装及维护均更方便。
2、本实用新型的储能单元可包括退役蓄电池，能够实现对退役蓄电池的二次利用，降低微网系统的成本，减少环境污染。
3、本实用新型在直流母线过压时，能够利用保护单元的电阻消耗多余的电能，避免直流母线过压导致微网系统无法正常工作。
附图说明
下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明。
图1为本实用新型拓扑结构图。
图2为电量均衡模块原理图。
具体实施方式
如图1和图2所示，微网系统包括直流母线1、连接在直流母线1上为直流母线1供电的供电装置、连接在直流母线1上的至少一个储能单元2、保护单元3和负载4，储能单元2包括与直流母线1连接的升降压模块21、与升降压模块21连接的电池模块22、与电池模块22连接的电量均衡模块23，升降压模块21用于实现直流母线1对电池模块22充电或者实现电池模块22为直流母线1供电，电池模块22包括四个依次串联的蓄电池BT1、BT2、BT3、BT4，该四个蓄电池BT1、BT2、BT3、BT4可以全部为在役蓄电池或者全部为退役蓄电池或者为在役蓄电池和退役蓄电池混合，电量均衡模块23用于自动均衡四个蓄电池BT1、BT2、BT3、BT4的电量。
电量均衡模块23包括分别连接在每个蓄电池正负极之间的四个开关电路24、连接在相邻两蓄电池的开关电路24之间的三个储能电路和控制模块26，开关电路24包括相互串联的两个第一开关管，储能电路包括电容，储能电路的正、负端在两第一开关管之间与开关电路24连接。在本实施例中，第一开关管为MOS管，第一个开关电路24包括两个第一开关管Q1和Q2，第一开关管Q1的源极与蓄电池BT1的正极连接，第一开关管Q2的漏极与蓄电池BT1的负极连接，第一开关管Q1的漏极与第一开关管Q2的源极连接，第二个开关电路24包括两个第一开关管Q3和Q4，第一开关管Q3的源极与蓄电池BT2的正极连接，第一开关管Q4的漏极与蓄电池BT2的负极连接，第一开关管Q3的漏极与第一开关管Q4的源极连接，其余四个第一开关管Q5-Q8与相应的蓄电池间的连接方式以此类推。第一个储能电路包括电容C1，电容C1的正端与第一开关管Q1的漏极连接，电容C1的负端与第一开关管Q4的源极连接，其余两个电容C2、C3与相应的开关电路24的连接方式以此类推。控制模块26分别与各个蓄电池和各个第一开关管的栅极连接，用于检测各蓄电池的电压，并根据检测结果控制相应第一开关管的通断，以使各个蓄电池的电量均衡。具体为：放电时，当检测到蓄电池BT2电量下降最快，与其他蓄电池间的电压差超过设定值时，控制模块26向各第一开关管输出相应的PWM驱动信号，其中，每个开关电路24包括的两个第一开关管的PWM驱动信号时序互补，例如，在第一周期上半段时间T1内，第一开关管Q1、Q3高电平导通，Q2、Q4低电平截止，形成对电容C1的充电回路：BT1+-Q1-C1+-C1--Q3-BT1-，电量存储在电容C1，第二周期下半段时间T2内，第一开关管Q2、Q4高电平导通，Q1、Q3低电平截止，形成对电容C1的放电回路：C1+-Q2-BT2+-BT1--Q4-C1-,存储在电容C1上的电量释放，完成电量从BT1至BT2的一次转移，不断地重复上述电量转移的过程，最终使BT1和BT2的电压均衡，其他蓄电池与BT2之间的电量转移过程也与上述过程相同。
升降压模块21包括第二开关管Q9、第三开关管Q10和电感L，本实施例中，第二开关管Q9和第三开关管Q10均为MOS管，第二开关管Q9源极与直流母线1正极连接、漏极分别与第三开关管Q10源极和电感L输入端连接，第三开关管Q10漏极与直流母线1负极连接，电感L输出端与电池模块22连接，第二开关管Q9、第三开关管Q10的栅极均与控制模块26连接。直流母线1对电池模块22充电时，控制模块26控制第二开关管Q9导通，第三开关管Q10截止，直流母线1、第二开关管Q9、电感L、第三开关管Q10的体二极管D10构成Buck降压电路，以对电池模块22充电；当电池模块22为直流母线1供电时，控制模块26控制第三开关管Q10导通，第二开关管Q9截止，电池模块22、电感L、第三开关管Q10和第二开关管Q9的体二极管D9构成Boost升压电路，以为直流母线1供电。
供电装置包括通过交流转换装置51连接在直流母线1上的交流电源52和连接在直流母线1上的新能源电源53，在本实施例中，交流转换装置51包括整流电路、连接在整流电路与直流母线1之间的继电器K1，交流电源52为交流电网，新能源电源53为风能电源或者太阳能电源。
保护单元3包括四个相互并联的电阻R、连接在并联后的电阻R和直流母线1之间的第四开关管Q11，第四开关管Q11由控制模块26控制其通断，本实施例中，第四开关管Q11为MOS管。当直流母线1过压时，依次切断交流电网、太阳能输入或者风能输入，且为了避免直流母线1空载时仍然过压，控制第四开关管Q11导通使直流母线1与并联后的电阻R连接，通过电阻R消耗多余的电能，避免直流母线1空载过压损坏微网系统。
负载4包括直流供电或者变频器驱动电机等感性负载。
以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，故不能以此限定本实用新型实施的范围，即依本实用新型申请专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本实用新型专利涵盖的范围内。

Claims (8)

1.一种微网系统，包括直流母线、连接在直流母线上为直流母线供电的供电装置，其特征在于：还包括连接在直流母线上的储能单元，储能单元包括与直流母线连接的升降压模块、与升降压模块连接的电池模块、与电池模块连接的电量均衡模块，升降压模块用于实现直流母线对电池模块充电或者实现电池模块为直流母线供电，电池模块包括多个依次串联的蓄电池，电量均衡模块用于自动均衡各个蓄电池的电量。
2.根据权利要求1所述的一种微网系统，其特征在于：所述电量均衡模块包括连接在每个蓄电池正负极之间的开关电路、连接在相邻两蓄电池的开关电路之间的储能电路和控制模块，开关电路包括相互串联的两个第一开关管，储能电路包括电容，储能电路的正、负端在两第一开关管之间与开关电路连接，控制模块用于检测各蓄电池的电压，并根据检测结果控制相应第一开关管的通断，以使各个蓄电池的电量均衡。
3.根据权利要求2所述的一种微网系统，其特征在于：所述升降压模块包括第二开关管、第三开关管和电感，第二开关管输入端与所述直流母线正极连接、输出端分别与第三开关管输入端和电感输入端连接，第三开关管输出端与所述直流母线负极连接，电感输出端与所述电池模块连接，第二、第三开关管控制端均与所述控制模块连接。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种微网系统，其特征在于：所述供电装置包括通过交直流转换装置连接在所述直流母线上的交流电源和连接在所述直流母线上的新能源电源。
5.根据权利要求2或3所述的一种微网系统，其特征在于：还包括连接在所述直流母线上防止直流母线过压的保护单元，保护单元包括多个相互并联的电阻、连接在并联后的电阻和所述直流母线之间的第四开关管，第四开关管由所述控制模块控制其通断。
6.根据权利要求1或2或3所述的一种微网系统，其特征在于：所述蓄电池为在役蓄电池或者退役蓄电池。
7.根据权利要求3所述的一种微网系统，其特征在于：所述第一、第二和第三开关管均为MOS管或者三极管或者IGBT。
8.根据权利要求5所述的一种微网系统，其特征在于：所述第四开关管为MOS管或者三极管或者IGBT。
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