CN206790117U - 一种微电网控制系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种微电网控制系统，包括配电网、变压器、公共母线、微网并网开关、分布式发电单元、电力电子变换电路、储能装置和一般负荷，所述公共母线给一般负荷供电，分布式发电单元由光伏发电系统构成，电力电子变换电路由DC‑‑‑DC直流和DC‑‑‑AC逆变电路组成，储能装置为蓄电池，一般负荷为实验负荷和本地负荷；所述配电网连接变压器，所述公共母线通过微网并网开关与微电网连接，所述的分布式发电单元输出的电能经过所述的电力电子变换电路处理以后，接入所述交流母线；所述储能装置通过所述电力电子变换电路与母线相连。本实用新型提供一种结构简单，控制灵活、系统工作安全、可靠、环保的一种微电网控制系统。

Description

一种微电网控制系统
技术领域
本实用新型涉及一种电网控制系统，尤其涉及一种适合于并入大电网的微电网控制系统。
背景技术
随着能源的紧缺，可再生清洁能源的应用越来越广，一种即节能又环保的新能源发电——分布式发电受到更多的关注。分布式发电具有环境污染少、工作可靠性高、能源利用率高、便于就地安装等多优点，但由于分布式发电的接入会对大电网带来冲击力，对电网的电能质量造成影响，同时给电网的调度带来不便。而由多个分布式发电模块组成微电网系统，再接入大的电网后，就可以解决上述问题。微电网把分布式发电、储能装置、控制装置和负荷进行整合，形成一个单一的、可控的电力网络。其运行时，微电网既可与大的电网并网运行，也可在电网发生故障或需要维护时与大电网断开独立运行，提高了系统的可靠性、稳定性、灵活性。
实用新型内容
实用新型目的：为了解决现有技术的不足，本实用新型提供了一种微电网控制系统，稳定、可靠、灵活。
技术方案：一种微电网控制系统，包括配电网、变压器、公共母线、微网并网开关、分布式发电单元、电力电子变换电路、储能装置和一般负荷，所述公共母线给所述一般负荷供电，所述分布式发电单元由光伏发电系统构成，所述电力电子变换电路由DC---DC直流和DC---AC逆变电路组成，所述储能装置为蓄电池，所述一般负荷为实验负荷和本地负荷；所述配电网连接变压器，所述公共母线通过微网并网开关与微电网连接，所述的分布式发电单元输出的电能经过所述的电力电子变换电路处理以后，接入交流母线；所述储能装置通过所述电力电子变换电路与母线相连。
作为优化：所述配电网为20KV。
作为优化：所述变压器为隔离变压器，起到隔离及升压作用。
作为优化：所述公共母线为400V。
作为优化：所述储能装置选用铅酸蓄电池，容量为600Ah，额定电压是380V，额定功率为20kW。
作为优化：所述分布式发电单元是微电网的重要组成部分，其作用是输出电能，供负荷使用，其输出功率为12KW，单个光伏阵列的基本参数：开路电压为37V，短路电流为8.4A，最大功率230Wp；最大电压29.5V；最大电流7.8A；串联数量为18；并联数量为30。
作为优化：所述DC---DC直流电路采用Boost型直流变换器，用于升压和实现MPPT功能。
作为优化：所述DC---AC逆变电路采用Buck/Boost双向变换器，提高储能设备的利用率。
有益效果：本实用新型结构简单，控制灵活、系统工作安全、可靠、环保。
本实用新型中的储能装置采用铅酸蓄电池，具有寿命长、价格低、大电流充放电、可维护特点。采用V/f恒压恒频控制，保证微电网在独立运行下频率和电压的稳定。所述储能装置一方面可以在满足负荷功率的条件下，储存电能，另一方面在微电网并网时起到调节电压和频率的作用，提高并网效果。
本实用新型中的电力电子变换电路包括DC---DC直流和DC---AC逆变电路，原因在于：由于光伏输出的是直流电压，必须首先经过DC-DC稳压后，再经过DC-AC，实现逆变，输出稳定的交流电送到母线上。为了最大限度利用资源，采用带有MPPT跟踪的PQ功率控制方式，这样保证光伏发电系统输出最大功率。
附图说明
图1是本实用新型微电网控制系统的结构图；
图2是本实用新型的电力电子变换电路；
图3是本实用新型的PQ功率控制原理图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。
如图1所示，包括配电网、变压器、公共母线、微网并网开关、分布式发电单元，电力电子变换电路、储能装置及一般负荷。所述分布式发电单元由光伏发电系统构成，所述电力电子变换电路由DC---DC、DC---AC电路组成，所述储能装置为蓄电池，所述一般负荷为实验负荷和本地负荷。
其工作原理为：当公共母线上的静态转换开关闭合时，微电网处于并网状态，这时，微电网将多余的电能送至配电网的各处，或当微电网电能不足的时候，由配电网进行补充，使得微电网和配电网进行能量的交换，实现了能量的最大化利用。当配电网出现故障需要维护或者电能质量不符合要求时，将静态转换开关断开，微电网处于独立运行的状态，由微电网自行向本地一般负荷供电，保证负荷持续稳定的运行。当微电网电能不足，所有负荷无法同时运行时，一般要切除二级负荷来保证一级负荷的稳定运行。
如图2所示，所述的电力电子变换电路包含DC---DC、DC---AC电路。由于光伏发电系统输出的是不稳定、比较低的直流电压，必须首先经过DC-DC稳压后，再经过DC-AC，实现逆变，输出稳定的交流电送到母线上。为了最大限度利用资源，采用带有MPPT跟踪的PQ功率控制方式，保证光伏发电系统输出最大功率。
具体说来，光伏发电系统输出的电力电子变换电路包含两级式。前级为DC---DC变换电路，作用使得光伏发电系统输出的电压更稳定，范围更广，提高对外界的适应能力，并具有MPPT控制功能。DC---DC直流电路采用Boost型直流变换器。
MPPT具体控制方法：根据光伏系统输出的电压u和电流i，计算出功率p，送到MPPT模块，计算出光伏阵列的输出功率，通过MPPT算法找到光伏阵列的最大工作点，调节功率变换元器件使得光伏阵列的输出功率保持在最大值。
图中C为稳压电容，和电感L组成的电路，用于稳定光伏系统输出端的电压，因而起到稳定直流母线电压的作用。开关管IGBT采用独立PWM控制模式或互补的PWM控制模式。
后级DC-AC电路的作用是把前级DC-DC变换后输出稳定的直流电进行逆变，转换为与电网电压同频同相的交流电，向本地的一般负荷供电，同时接入配电网，逆变电路还能保证公共母线电压恒定。滤波电路采用LC滤波器，满足并网谐波要求。
如图3所示：后级DC-AC逆变电路的控制策略采用PQ恒功率控制，保证光伏发电系统输出恒定的有功功率P和无功功率Q，即按最大功率跟踪(MPPT)输出功率。
具体说来，有功功率控制是根据调整频率下垂曲线，使得光伏发电系统有功功率输出保持在参考值上下；而无功功率控制通过调整电压下垂曲线，使得光伏发电系统无功功率输出保持在参考值上下。微电网正常运行时，即工作点为B点，此时频率、电压为额定值，系统电源的出力与负荷消耗的功率平衡。如果系统频率增加，幅值也增加，系统工作点由B点向A点移动，频率升高，但输出的有功功率和无功功率不变；如果系统频率减小，幅值也减小，系统的工作点由B点向C点移动，频率下降，但输出的有功功率和无功功率始终恒定。
由于铅酸蓄电池具有寿命长、价格低、大电流充放电、可维护特点，因此是目前最适合应用在微电网的储能装置。由于蓄电池输出的也是不稳定的直流电，其接入微电网母线方式也必须通过电力电子变换电路，即DC-DC、DC-AC两级变换。
后级DC-AC逆变电路的控制策略采用恒压恒频(U/f)控制，为微电网独立运行时，提供恒定的电压和频率，还可以根据一般负荷需求的变化调整发电量，保证微电网的平稳运行。
具体说来恒压恒频(U/f)控制控过程：微电网系统正常运行时，在A点工作，U、f为额定值，输出的有功功率为P2、无功功率为Q2；当一般负荷减小时，工作点由A点移动到C点，输出的有功功率和无功功率减小，但系统的U、f仍为额定值；同理当增加负荷时，工作点由A点移动到B点，输出的有功功率和无功功率增加，但系统的U、f仍为额定值，因此采用恒压恒频(U/f)控制策略能提供恒定的电压和频率。
本实用新型的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本实用新型的教示及揭示而作种种不背离本实用新型精神的替换及修饰，因此，本实用新型保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本实用新型的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种微电网控制系统，其特征在于：包括配电网、变压器、公共母线、微网并网开关、分布式发电单元、电力电子变换电路、储能装置和一般负荷，所述公共母线给所述一般负荷供电，所述分布式发电单元由光伏发电系统构成，所述电力电子变换电路由DC---DC直流和DC---AC逆变电路组成，所述储能装置为蓄电池，所述一般负荷为实验负荷和本地负荷；所述配电网连接变压器，所述公共母线通过微网并网开关与微电网连接，所述的分布式发电单元输出的电能经过所述的电力电子变换电路处理以后，接入交流母线；所述储能装置通过所述电力电子变换电路与母线相连。
2.根据权利要求1所述的微电网控制系统，其特征在于：所述配电网为20KV。
3.根据权利要求1所述的微电网控制系统，其特征在于：所述变压器为隔离变压器，起到隔离及升压作用。
4.根据权利要求1所述的微电网控制系统，其特征在于：所述公共母线为400V。
5.根据权利要求1所述的微电网控制系统，其特征在于：所述储能装置选用铅酸蓄电池，容量为600Ah，额定电压是380V，额定功率为20kW。
6.根据权利要求1所述的微电网控制系统，其特征在于：所述分布式发电单元是微电网的重要组成部分，其作用是输出电能，供负荷使用，其输出功率为12KW，单个光伏阵列的基本参数：开路电压为37V，短路电流为8.4A，最大功率230Wp；最大电压29.5V；最大电流7.8A；串联数量为18；并联数量为30。
7.根据权利要求1所述的微电网控制系统，其特征在于：所述DC---DC直流电路采用Boost型直流变换器，用于升压和实现MPPT功能。
8.根据权利要求1所述的微电网控制系统，其特征在于：所述DC---AC逆变电路采用Buck/Boost双向变换器，提高储能设备的利用率。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112688301A (zh) * 2020-12-03 2021-04-20 南方电网科学研究院有限责任公司 一种提高直流系统电容阻尼的方法
CN114268133A (zh) * 2021-12-06 2022-04-01 电子科技大学 适用于全控器件的电力电子储能系统供电网频率控制方法

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