CN220401436U - 一种微电网系统的模拟电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于微电网领域，尤其涉及一种微电网系统的模拟电路，该电路包括并列的风力发电电路、光伏发电电路、储能电路以及制氢电路，风力发电电路、光伏发电电路、储能电路以及制氢电路均与DSP连接，风力发电电路、光伏发电电路以及储能电路均设置有三相电压电流检测电路，三相电压电流检测电路连接DSP，所述三相电压电流检测电路的输出端连接一个母线上，所述母线上连接负载，所述制氢电路连接在母线上，相比于真实的微电网系统，该电路可对各个发电模块进行模拟，可对调度算法进行验证，具有较高的经济性和安全性。
Description
技术领域
本实用新型属于微电网领域，尤其涉及一种微电网系统的模拟电路。
背景技术
针对电力系统向清洁能源的转型，一方面大力发展风电、光伏等新能源发电逐步代替传统的火力发电方式，以降低二氧化碳过度排放产生的温室效应；另一方面，在微电网中加入制氢可以将过剩的电能重新利用起来，以提高经济效益。而对于新能源并网的调度策略验证问题一直都难以解决，主要问题在于仅搭建新能源发电系统进行调度策略的验证，不仅会消耗大量的资源造成浪费，而且由于电网的高电压，因控制策略不当引起的事故对试验人员也有一定的危险性。因此，对新能源发电的发展有着很大的限制。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种微电网系统的模拟电路，在安全的电压下实现对微电网系统的模拟，从而降低试验成本与危险性。
本实用新型是这样实现的，一种微电网系统的模拟电路，该电路包括并列的风力发电电路、光伏发电电路、储能电路以及制氢电路，风力发电电路、光伏发电电路、储能电路以及制氢电路均与DSP连接，风力发电电路、光伏发电电路以及储能电路均设置有三相电压电流检测电路，三相电压电流检测电路连接DSP，所述三相电压电流检测电路的输出端连接一个母线上，所述母线上连接负载，所述制氢电路连接在母线上。
进一步地，风力发电电路包括：第一直流电源，通过第一直流电源依次连接第一升压电路以及第一逆变器与第一三相电压电流检测电路连接，第一升压电路和第一逆变器连接DSP；
光伏发电电路包括：第二直流电源，通过第二直流电源依次连接第二升压电路以及第二逆变器与第二三相电压电流检测电路连接；第二升压电路以及第二逆变器连接DSP；
储能电路包括：蓄电池，以及连接蓄电池的双向buck-boost电路，双向buck-boost电路通过第三逆变器连接第三三相电压电流检测电路，双向buck-boost电路和第三逆变器连接DSP；
制氢电路包括：与母线连接的整流器，与整流器连接的直流信号检测电路，以及与直流信号检测电路连接的制氢负载，整流器以及直流信号检测电路连接DSP。
进一步地，所有的升压电路结构相同，包括：1个开关管V、一个储能电感L1、一个续流二极管VD、一个滤波电容C，储能电感L1一端始终连接着输入电压U1，另一端与续流二极管VD和功率开关管V相连。
进一步地，双向buck-boost电路：包括开关管D1和开关管D2、1个储能电感L2、滤波电容Clow和滤波电容Chigh，其中，输入电压U1加在滤波电容Clow两端，储能电感L2与滤波电容Clow一端连接，并通过另一端连接开关管D1和开关管D2，开关管D1的另一端连接在滤波电容Clow的另一端上，滤波电容Chigh连接在开关管D2和开关管D1的两端。
进一步地，逆变器包括6个晶体开关管，以及连接在晶体开关管上的6个续流二极管组成桥路，每个桥臂有两个开关管，每个晶体开关管反向并联一个续流二极管。
进一步地，整流器包括6个半桥开关管组成的三相桥式全控整流电路，每个桥臂有两个半桥开关管。
进一步地，三相电压电流检测电路，包括三相电压采集传感器和三相电流采集传感器，通过三相电压采集传感器和三相电流采集传感器对三相电压和电流进行采集。
进一步地，直流信号检测电路，包括单相电压采集传感器以及单相电流采集传感器，通过单相电压采集传感器以及单相电流采集传感器对单相电压和电流进行采集。
本实用新型与现有技术相比，有益效果在于：
相比于真实的微电网系统，该电路可对各个发电模块进行模拟，可对调度算法进行验证，具有较高的经济性和安全性；具有功耗低、体积小、易于搭建调试等优点。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的电路结构框图；
图2是本实用新型实施例提供的升压电路的电路原理图；
图3是本实用新型实施例提供的逆变器的电路原理图；
图4是本实用新型实施例提供的三相电压电流检测电路的电路原理图；
图5是本实用新型实施例提供的双向buck-boost电路的电路原理框图；
图6是本实用新型实施例提供的整流器的电路原理图；
图7是本实用新型实施例提供的直流信号检测电路的电路原理框图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
参见图1所示，一种微电网系统的模拟电路，该电路包括并列的风力发电电路、光伏发电电路、储能电路以及制氢电路，风力发电电路、光伏发电电路、储能电路以及制氢电路均与DSP连接，风力发电电路、光伏发电电路以及储能电路均设置有三相电压电流检测电路，三相电压电流检测电路连接DSP，所述三相电压电流检测电路的输出端连接一个母线上，所述母线上连接负载，所述制氢电路连接在母线上。
DSP所用开发板型号：TMS320C6748，DSP连接有PLC触摸显示模块。
风力发电电路包括：第一直流电源，通过第一直流电源依次连接第一升压电路以及第一逆变器与第一三相电压电流检测电路连接，第一升压电路和第一逆变器连接DSP。
光伏发电电路包括：第二直流电源，通过第二直流电源依次连接第二升压电路以及第二逆变器与第二三相电压电流检测电路连接；第二升压电路以及第二逆变器连接DSP。
储能电路包括：蓄电池，以及连接蓄电池的双向buck-boost电路，双向buck-boost电路通过第三逆变器连接第三三相电压电流检测电路，双向buck-boost电路和第三逆变器连接DSP。
制氢电路包括：与母线连接的整流器，与整流器连接的直流信号检测电路，以及与直流信号检测电路连接的制氢负载，整流器以及直流信号检测电路连接DSP。
其中两个升压电路结构相同；三个逆变器结构相同；三路的三相电压电流检测电路结构相同；
其中参见图2所示，升压电路：包括1个开关管V、一个储能电感L1、一个续流二极管VD、一个滤波电容C，储能电感L1一端始终连接着输入电压U1，另一端与续流二极管VD和功率开关管V相连，功率开关管在一个工作周期内的导通和闭合时间受逻辑信号控制，储能电感也会在不同时间段接入两个环路，在这个转换过程中实现电感能量的储存和释放，得到稳定的输出电压，且始终高于输入电压。电压的增益为：U2＝U1/(1-D)，D为开关管V占空比。
参见图5所示，双向buck-boost电路：包括开关管D1和开关管D2、1个储能电感L2、滤波电容Clow和滤波电容Chigh，其中，输入电压U1加在滤波电容Clow两端，储能电感L2与滤波电容Clow一端连接，并通过另一端连接开关管D1和开关管D2，开关管D1的另一端连接在滤波电容Clow的另一端上，滤波电容Chigh连接在开关管D2和开关管D1的两端。
当发电单元输出功率小于负载模块吸收功率时，双向Buck-Boost变换器工作在升压模式，储能单元放电，为直流母线提供功率；当发电单元输出功率大于负载模块吸收功率时，双向Buck-Boost变换器工作在降压模式，储能单元充电，吸收母线功率。在Boost模式下，电压的增益为：U2＝U1/(1-D)；在Buck模式下，电压的增益为：U1＝D*U2(升压时，D为S1的占空比；降压时，D为S2的占空比)。
参见图3所示，逆变器包括6个晶体开关管(S1～S6)，以及连接在晶体开关管上的6个续流二极管(VD1～VD6)组成桥路，每个桥臂有两个开关管，每个晶体开关管反向并联一个续流二极管。三相电压型逆变器将直流电源转换为三相交流电源的。通过开关管的控制，将直流电压转换为交流电压，使其输出为三相电压。
参见图6所示，整流器由6个半桥开关管(VT1～VT6)组成的三相桥式全控整流电路，每个桥臂有两个半桥开关管。将交流电转换为直流电。通过在三相电源中不断反复开关控制三个半桥开关管来实现直流整流。在每个交流电路中，半桥开关管会在正半波和负半波之间不断反复开关。这样就能够形成一个连续的直流电流。
参见图4所示，三相电压电流检测电路，包括三相电压采集传感器和三相电流采集传感器，
通过传感器对三相电压和电流进行采集，然后将采集到的电压电流数据发送到DSP中。
参见图7所示，直流信号检测电路，包括单相电压采集传感器以及单相电流采集传感器。通过传感器对单相电压和电流进行采集，然后将采集到的直流电压电流数据发送到DSP中。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种微电网系统的模拟电路，其特征在于，该电路包括并列的风力发电电路、光伏发电电路、储能电路以及制氢电路，风力发电电路、光伏发电电路、储能电路以及制氢电路均与DSP连接，风力发电电路、光伏发电电路以及储能电路均设置有三相电压电流检测电路，三相电压电流检测电路连接DSP，所述三相电压电流检测电路的输出端连接一个母线上，所述母线上连接负载，所述制氢电路连接在母线上。
2.如权利要求1所述的微电网系统的模拟电路，其特征在于，风力发电电路包括：第一直流电源，通过第一直流电源依次连接第一升压电路以及第一逆变器与第一三相电压电流检测电路连接，第一升压电路和第一逆变器连接DSP；
光伏发电电路包括：第二直流电源，通过第二直流电源依次连接第二升压电路以及第二逆变器与第二三相电压电流检测电路连接；第二升压电路以及第二逆变器连接DSP；
储能电路包括：蓄电池，以及连接蓄电池的双向buck-boost电路，双向buck-boost电路通过第三逆变器连接第三三相电压电流检测电路，双向buck-boost电路和第三逆变器连接DSP；
制氢电路包括：与母线连接的整流器，与整流器连接的直流信号检测电路，以及与直流信号检测电路连接的制氢负载，整流器以及直流信号检测电路连接DSP。
3.如权利要求2所述的微电网系统的模拟电路，其特征在于，所有的升压电路结构相同，包括：1个开关管V、一个储能电感L1、一个续流二极管VD、一个滤波电容C，储能电感L1一端始终连接着输入电压U1，另一端与续流二极管VD和功率开关管V相连。
4.如权利要求2所述的微电网系统的模拟电路，其特征在于，双向buck-boost电路：包括开关管D1和开关管D2、1个储能电感L2、滤波电容Clow和滤波电容Chigh，其中，输入电压U1加在滤波电容Clow两端，储能电感L2与滤波电容Clow一端连接，并通过另一端连接开关管D1和开关管D2，开关管D1的另一端连接在滤波电容Clow的另一端上，滤波电容Chigh连接在开关管D2和开关管D1的两端。
5.如权利要求2所述的微电网系统的模拟电路，其特征在于，逆变器包括6个晶体开关管，以及连接在晶体开关管上的6个续流二极管组成桥路，每个桥臂有两个开关管，每个晶体开关管反向并联一个续流二极管。
6.如权利要求2所述的微电网系统的模拟电路，其特征在于，整流器包括6个半桥开关管组成的三相桥式全控整流电路，每个桥臂有两个半桥开关管。
7.如权利要求2所述的微电网系统的模拟电路，其特征在于，三相电压电流检测电路，包括三相电压采集传感器和三相电流采集传感器，通过三相电压采集传感器和三相电流采集传感器对三相电压和电流进行采集。
8.如权利要求2所述的微电网系统的模拟电路，其特征在于，直流信号检测电路，包括单相电压采集传感器以及单相电流采集传感器，通过单相电压采集传感器以及单相电流采集传感器对单相电压和电流进行采集。
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