CN220775463U - 一种太阳能微电网控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能微电网控制系统，包括太阳能发电装置、直流电计量控制装置、电能储存装置、直流‑交流转换装置、数据采集器、网络服务器以及网络数据库。通过数据采集器采集来自直流电计量控制装置、电能储存装置和直流‑交流转换装置中的信号，并传送到网络数据库，由网络数据库进行远程实时备份，并将信号信息通过网络服务器提供到客户机的页面。从而可以对太阳能发电装置进行无线远程监控，实现由网络服务器的页面显示、远程控制开机/关机，并且能够及时地对充电控制器、逆变器、储能器等进行维护，方便对充电过程/放电过程的数据进行存储和调用，提高了工作效率，降低了微网系统的运行成本，积极推动了微网的发展。

Description

一种太阳能微电网控制系统

技术领域

本实用新型涉及微电网技术领域，尤其涉及一种太阳能微电网控制系统。

背景技术

微电网是分布式发电(Distributed Generation，DG)的一种组织形式，微电网由分布式电源、储能装置、能量变换装置、相关负荷和监控系统、保护装置组成的小型发配电系统。

现有直流微电网系统尚处于建模仿真和小功率实验系统的实现阶段，进行小型微电网系统的模型设计不仅能具体化微电网技术，同时也有利于推进微电网技术的发展。

现有技术中，太阳能光伏发电系统通常是采用电脑来实现监控管理，通过RS485或以太网将太阳能逆变器等相关设备的通讯接口串联，再通过网线连接到室内，并转换成RS232信号连接至电脑上，由电脑软件进行光伏系统的参数显示和管理。

实用新型内容

本实用新型实施例通过提供一种太阳能微电网控制系统，解决了现有微电网缺乏数据分析导致运行效率不高的技术问题。

本实用新型通过本实用新型一实施例，提供了一种太阳能微电网控制系统，包括太阳能发电装置、直流电计量控制装置、电能储存装置、直流-交流转换装置、数据采集器、网络服务器以及网络数据库；

其中，所述太阳能发电装置通过所述直流电计量控制装置与所述数据采集器电性连接；所述电能储存装置以及所述直流-交流转换装置均与所述数据采集器电性连接；所述数据采集器以及所述网络服务器均与所述网络数据库电性连接；所述太阳能发电装置还与所述电能储存装置电性连接。

作为一种可选的实施方式，所述直流电计量控制装置包括：取样电路、缓冲放大电路、模数转换器、中央处理器以及存储器；

其中，所述取样电路通过所述缓冲放大电路与所述模数转换器的输入电性连接；所述模数转换器的输出与所述中央处理器电性连接，所述中央处理器与所述存储器以及所述数据采集器电性连接。

作为一种可选的实施方式，所述电能储存装置包括：充电控制器、充电检测控制器以及储能器；

其中，所述充电控制器通过所述储能器与所述充电检测控制器电性连接；所述充电检测控制器与所述数据采集器电性连接；所述充电控制器还与所述太阳能发电装置电性连接。

作为一种可选的实施方式，所述充电控制器包括最大功率点跟踪控制器。

作为一种可选的实施方式，所述直流-交流转换装置包括：逆变器以及交流电计量控制器；

其中，所述逆变器通过所述交流电计量控制器与所述数据采集器电性连接。

作为一种可选的实施方式，所述太阳能微电网控制系统，还包括：

无线通信模块，与所述数据采集器、所述网络服务器以及所述网络数据库电性连接。

作为一种可选的实施方式，所述太阳能微电网控制系统，还包括：

散热装置，设置于所述电能储存装置上，所述散热装置与所述充电检测控制器电性连接。

作为一种可选的实施方式，所述太阳能微电网控制系统，还包括：

温度控制装置，设置于所述电能储存装置上，所述温度控制装置与所述充电检测控制器电性连接。

作为一种可选的实施方式，所述太阳能微电网控制系统，还包括：

电压补偿装置，与所述充电检测控制器以及所述储能器电性连接。

作为一种可选的实施方式，所述太阳能微电网控制系统，还包括：

保险装置，所述逆变器通过所述保险装置与所述储能器电性连接。

本实用新型实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本实用新型通过数据采集器采集来自直流电计量控制装置、电能储存装置和直流-交流转换装置中的信号，并传送到网络数据库，由网络数据库进行远程实时备份，并将信号信息通过网络服务器提供到客户机的页面。从而可以对太阳能发电装置进行无线远程监控，实现由网络服务器的页面显示、远程控制开机/关机，并且能够及时地对充电控制器、逆变器、储能器等进行维护，方便对充电过程/放电过程的数据进行存储和调用，提高了工作效率，降低了微网系统的运行成本，积极推动了微网的发展。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例中太阳能微电网控制系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中直流电计量控制装置的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型实施例通过提供一种太阳能微电网控制系统，解决了现有微电网缺乏数据分析导致运行效率不高的技术问题。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

本实用新型通过本实用新型一实施例，提供了一种太阳能微电网控制系统，请参见如图1所示，该太阳能微电网控制系统包括太阳能发电装置100、直流电计量控制装置200、电能储存装置300、直流-交流转换装置400、数据采集器500、网络服务器600以及网络数据库700。

其中，太阳能发电装置100通过直流电计量控制装置200与数据采集器500电性连接，电能储存装置300以及直流-交流转换装置400均与数据采集器500电性连接，数据采集器500以及网络服务器600均与网络数据库700电性连接，太阳能发电装置100还与电能储存装置300电性连接。

太阳能发电装置100用于利用光生伏特效应将光能转换为电能，太阳能发电装置100中的PV(Photovoltaic，光伏)太阳能电池组件利用光伏效应输出直流电，并且PV太阳能电池组件的正、负极引出线上设有开关，当开关接通时开启对外放电，当开关断开时关闭对外放电。

请参见如图2所示，直流电计量控制装置200包括：取样电路201、缓冲放大电路202、模数转换器203、中央处理器204以及存储器205。其中，取样电路201通过缓冲放大电路202与模数转换器203的输入电性连接，模数转换器203的输出与中央处理器204电性连接，中央处理器204与存储器205以及数据采集器500电性连接。

直流电计量控制装置200分别与太阳能发电装置100和数据采集器500电性连接，直流电计量控制装置200用于采集太阳能发电装置100发电时的电流、电压信号，并将电流、电压信号经过计算、比对、隔离、转换成数字信号后传送给数据采集器500。

其中，取样电路201包括电流取样电路2011以及电压取样电路2012，电流取样电路2011用于采集太阳能发电装置100中的电流信号，电压取样电路2012用于采集太阳能发电装置100中的电压信号。缓冲放大电路202的电流输入端与取样电路201的电流输出端电性连接，缓冲放大电路202用于对采集到的电流信号、电压信号进行缓冲放大处理。模数转换器203的信号输入端与缓冲放大电路202的电流输出端电性连接，模数转换器203用于将电流信号、电压信号转变成数字信号。中央处理器204的信号输入端与模数转换器203的信号输出端电性连接，中央处理器204的信号输出端分别连接存储器205和数据采集器500，中央处理器204用于对数字信号进行运算处理后发送给数据采集器500，并将处理后的数据存储在存储器205中。

请参见如图1所示，电能储存装置300包括：充电控制器301、充电检测控制器302以及储能器303。其中，充电控制器301通过储能器303与充电检测控制器302电性连接，充电检测控制器302与数据采集器500电性连接，充电控制器301还与太阳能发电装置100电性连接。

其中，充电控制器301用于控制太阳能发电装置100的发电效率，且控制储能器303高效充电并保护储能器303。充电检测控制器302用于采集储能器303的电压数据，并将电压数据经过计算、比对、隔离、转换成数字信号后传送给数据采集器500。

在具体实施过程中，储能器303可以包括蓄电池，充电控制器301可以包括MPPT(Maximum Power Point Tracking，最大功率点跟踪)控制器，MPPT控制器通过控制太阳能发电装置100的发电效率，控制蓄电池的充电过程并对蓄电池进行保护。

MPPT控制器能够获取太阳能发电装置100的发电电压和发电电流，并控制太阳能发电装置100跟踪太阳，从而控制太阳能发电装置100的发电功率。当检测到太阳能发电装置100的发电电压低于蓄电池的充电电压时，MPPT控制器自动调节升压太阳能发电装置100的发电电压，MPPT控制器通过改变太阳能发电装置100与太阳之间的角度，改变太阳能发电装置100的发电功率点，从而改变太阳能发电装置100的发电电压。

MPPT控制器能够对蓄电池充电过程进行保护，其充电过程包括强充、均衡充和浮充。在一种实施方式中，当蓄电池电压容量低于25％时，MPPT控制器启动强充程序对蓄电池进行大电流充电；当蓄电池电压容量达到50％时，MPPT控制器启动均衡充程序对蓄电池进行均衡电流充电；当蓄电池电压容量达到75％时，MPPT控制器启动浮充程序对蓄电池进行涓流充电。另外，当PV太阳能电池组件的最高电压高出MPPT控制器最高电压设定值时，或当PV太阳能电池组件的最低电压低于MPPT控制器最低电压设定值时，MPPT控制器切断PV太阳能电池组件的对外放电。

作为一种可选的实施方式，上述太阳能微电网控制系统还包括：无线通信模块800。无线通信模块800与数据采集器500、网络服务器600以及网络数据库700电性连接。无线通信模块800可以包括通用分组无线业务模块。

MPPT控制器输出12V—48V的直流电压给蓄电池充电，充电检测控制器302采集蓄电池正/负极的实时电压数据，并对实时电压数据进行计算、比对、隔离转换成数字信号，并由数据采集器500通过GPRS(General Packet Radio Service，通用分组无线业务模块)转发到网络数据库700以及网络服务器600。再由网络数据库700进行远程实时备份，同时，由网络服务器600提供到客户机的网络页面，便于工作人员实施监控。

请参见如图1所示，直流-交流转换装置400包括：逆变器401以及交流电计量控制器402。为了保护逆变器401不被过大电流损坏，太阳能微电网控制系统还包括：保险装置900。其中，逆变器401通过交流电计量控制器402与数据采集器500电性连接，逆变器401通过保险装置900与储能器303电性连接。保险装置900可以包括熔断器。

在具体实施过程中，逆变器401用于获取储能器303的直流电能，并将直流电转化成交流电。交流电计量控制器402用于采样交流电的电流信号以及电压信号，并将交流电的电流信号、电压信号经过计算、隔离、转换成数字信号后传送给数据采集器500。

在具体实施过程中，逆变器401的输出端设置有开关，逆变器401经过升压、逆变、虑波电路产生交流电，当开启逆变器401的开关时交流电流输出，并经交流电计量控制器402检测交流电的电流数据、电压数据。当然，还可以控制逆变器401的开关切断交流电输出，另外，还可以为逆变器401设置交流电流值。

交流电计量控制器402采样交流电的电流信号、电压信号，并将交流电的电流信号、电压信号经过计算、隔离、转换成数字信号，通过GPRS模块传送到网络数据库700，由网络数据库700进行远程实时备份，同时通过网络服务器600提供到客户机的网络页面，便于工作人员实施监控。

为了避免高温对电能储存装置300的影响，延长电能储存装置300的使用寿命，上述太阳能微电网控制系统还可以包括：散热装置1000。散热装置1000设置于电能储存装置300上，散热装置1000与充电检测控制器302电性连接。

在具体实施过程中，散热装置1000可以包括散热鳍片以及散热风扇。充电检测控制器302可以对储能器303进行日常维护，当检测到储能器303的工作温度高于50℃时，充电检测控制器302启动储能器303温度补偿程序，一方面降低对储能器303的充电电流，甚至停止对储能器303的充电，另一方面控制散热风扇启动。当检测到储能器303的工作温度降到45℃以下时恢复对储能器303的充电。

为了避免低温对电能储存装置300的影响，延长电能储存装置300的使用寿命，太阳能微电网控制系统还可以包括：温度控制装置1100。温度控制装置1100设置于电能储存装置300上，温度控制装置1100与充电检测控制器302电性连接。在具体实施过程中，温度控制装置1100可以包括加热丝。当检测到储能器303的工作温度低于0℃时，充电检测控制器302启动温度补偿程序，通过控制温度控制装置1100给储能器303辅助加热。

为了避免低电量对电能储存装置300的影响，延长电能储存装置300的使用寿命，太阳能微电网控制系统还可以包括：电压补偿装置1200。电压补偿装置1200与充电检测控制器302以及储能器303电性连接。

当检测到储能器303的电压低于预设健康电压时，充电检测控制器302通过电压补偿装置1200给储能器303施加大于储能器303额定电压1.5倍的电压进行充电，待储能器303恢复正常电压后，结束对储能器303的充电。在具体实施过程中，电压补偿装置1200可以采用与市电电性连接的充电装置，也可以是与发电机电性连接的充电装置，电压补偿装置1200能够确保储能器303电压不低于预设健康电压。预设健康电压可以根据储能器303的具体规格设置。

上述本申请实施例中的技术方案，仅通过各设备的连接设置就能解决技术问题，并至少具有如下的技术效果或优点：

本实用新型通过数据采集器500采集来自直流电计量控制装置200、电能储存装置300和直流-交流转换装置400中的信号，并传送到网络数据库700，由网络数据库700进行远程实时备份，并将信号信息通过网络服务器600提供到客户机的页面。从而可以对太阳能发电装置100进行无线远程监控，实现由网络服务器600的页面显示、远程控制开机/关机，并且能够及时地对充电控制器301、逆变器401、储能器303等进行维护，方便对充电过程/放电过程的数据进行存储和调用，提高了工作效率，降低了微网系统的运行成本，积极推动了微网的发展。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种太阳能微电网控制系统，其特征在于，包括太阳能发电装置、直流电计量控制装置、电能储存装置、直流-交流转换装置、数据采集器、网络服务器以及网络数据库；

其中，所述太阳能发电装置通过所述直流电计量控制装置与所述数据采集器电性连接；所述电能储存装置以及所述直流-交流转换装置均与所述数据采集器电性连接；所述数据采集器以及所述网络服务器均与所述网络数据库电性连接；所述太阳能发电装置还与所述电能储存装置电性连接。

2.如权利要求1所述的太阳能微电网控制系统，其特征在于，所述直流电计量控制装置包括：取样电路、缓冲放大电路、模数转换器、中央处理器以及存储器；

其中，所述取样电路通过所述缓冲放大电路与所述模数转换器的输入电性连接；所述模数转换器的输出与所述中央处理器电性连接，所述中央处理器与所述存储器以及所述数据采集器电性连接。

3.如权利要求2所述的太阳能微电网控制系统，其特征在于，所述电能储存装置包括：充电控制器、充电检测控制器以及储能器；

其中，所述充电控制器通过所述储能器与所述充电检测控制器电性连接；所述充电检测控制器与所述数据采集器电性连接；所述充电控制器还与所述太阳能发电装置电性连接。

4.如权利要求3所述的太阳能微电网控制系统，其特征在于，所述充电控制器包括最大功率点跟踪控制器。

5.如权利要求3或4所述的太阳能微电网控制系统，其特征在于，所述直流-交流转换装置包括：逆变器以及交流电计量控制器；

其中，所述逆变器通过所述交流电计量控制器与所述数据采集器电性连接。

6.如权利要求5所述的太阳能微电网控制系统，其特征在于，还包括：

无线通信模块，与所述数据采集器、所述网络服务器以及所述网络数据库电性连接。

7.如权利要求6所述的太阳能微电网控制系统，其特征在于，还包括：

散热装置，设置于所述电能储存装置上，所述散热装置与所述充电检测控制器电性连接。

8.如权利要求7所述的太阳能微电网控制系统，其特征在于，还包括：

温度控制装置，设置于所述电能储存装置上，所述温度控制装置与所述充电检测控制器电性连接。

9.如权利要求8所述的太阳能微电网控制系统，其特征在于，还包括：

电压补偿装置，与所述充电检测控制器以及所述储能器电性连接。

10.如权利要求9所述的太阳能微电网控制系统，其特征在于，还包括：

保险装置，所述逆变器通过所述保险装置与所述储能器电性连接。