直交流混合微电网系统及其控制策略转让专利
申请号 : CN201710048175.3
文献号 : CN106712091B
文献日 : 2019-03-08
发明人 : 孟超 , 陈颖 , 张风燕 , 魏闻 , 刘成运
申请人 : 厦门大学
摘要 :
权利要求 :
1.直交流混合微电网控制策略,其特征在于:包括直交流混合微电网系统,所述直交流混合微电网系统包括光伏发电单元、市电电网、储能单元、交流不间断变换器、电容单元、直流负载、交流负载和监控单元,所述光伏发电单元通过一第一单向DC/DC变换器连接至直流母线,所述市电电网通过一双向AC/DC变换器连接至直流母线,所述储能单元通过一双向DC/DC变换器连接至直流母线,所述直流负载通过一第二单向DC/DC变换器连接至直流母线,所述交流负载通过所述交流不间断变换器连接至直流母线及所述市电电网,所述电容单元作为能量缓冲单元连接至直流母线,所述监控单元通信连接所述双向AC/DC变换器,实现上级电网对微电网的调度;所述直交流混合微电网系统的各个单元的运行状态由直流母线电压值确定,其微电网协调控制策略包括以下步骤:
1)设定直流母线电压对应的五个电压阈值UH2、UH1、Udcn、UL1、UL2,Udcn为直流母线电压标准参考值:
2)当UL1
3)当UH1
4)当UH2
2.根据权利要求1所述的直交流混合微电网控制策略,其特征在于:所述交流不间断变换器包括逆变器、静态切换开关和防反二极管,所述交流不间断变换器的输入端连接至直流母线和所述市电电网,其输出端连接所述交流负载,所述交流不间断变换器用于维持交流负载长时间不间断运行。
3.根据权利要求2所述的直交流混合微电网控制策略,其特征在于:所述防反二极管的截止端对应连接所述逆变器的直流端。
4.根据权利要求1所述的直交流混合微电网控制策略,其特征在于:所述双向AC/DC变换器采用三相全桥拓扑结构。
5.根据权利要求1所述的直交流混合微电网控制策略,其特征在于:所述双向DC/DC变换器采用双向半桥拓扑结构用于控制所述储能单元的充放电。
6.根据权利要求1所述的直交流混合微电网控制策略,其特征在于:所述第一单向DC/DC变换器中设置有一MPPT控制器。
7.根据权利要求1所述的直交流混合微电网控制策略,其特征在于:所述储能单元中设置有蓄电池组。
说明书 :
直交流混合微电网系统及其控制策略
技术领域
背景技术
能源的分布式发电相关技术领域,但是分布式发电技术有电压不稳、功率波动大等弊端,会
对居民用电、上级电网的安全和调峰产生严重的影响。
和管理的自治系统,微电网技术代表了未来分布式能源供应系统发展趋势,是未来智能配
用电系统的重要组成部分,对于推进节能减排和实现能源可持续发展具有重要意义。
母线,通过并网开关连接至大电网,随着微电网的不断发展,交流微电网存在的不足越发明
显,这就促进了直流微电网的研究与发展。直流微电网不需要对电压的相位和频率进行跟
踪,更加适合微源与负载的接入,随着数字社会的发展,直流用电设备越来越多,未来将会
出现直流与交流设备共享市场的格局,为了降低单纯的交流/直流微电网在应用中因多重
AC/DC或DC/AC变换带来的功率损耗、谐波电流及控制难度,也为了可再生能源和用电设备
更好地接入微电网,交直流混合微电网得到了国内外的重视。
属于交流微电网,直流微电网只是看作一个独特的电源通过电力电子逆变器接入交流母
线。
载提供必要的电能,又能保证交流重要负载的不间断运行,而这也将极大推动分布式光伏
发电技术及直流微电网技术的推广应用。
发明内容
监控单元,所述光伏发电单元通过一第一单向DC/DC变换器连接至直流母线,所述市电电网
通过一双向AC/DC变换器连接至直流母线,所述储能单元通过一双向DC/DC变换器连接至直
流母线,所述直流负载通过一第二单向DC/DC变换器连接至直流母线,所述交流负载通过所
述交流不间断变换器连接至直流母线及所述市电电网,所述电容单元作为能量缓冲单元连
接至直流母线,所述监控单元通信连接所述双向AC/DC变换器,实现上级电网对微电网的调
度。
连接所述交流负载,所述交流不间断变换器用于维持交流负载长时间不间断运行。
包括以下步骤:
范围内出现波动,依靠能量缓冲单元可以实现母线电压比较大范围的稳定;
统内负载容量,在光伏发电与负载所需功率不匹配且差额较大时,系统可以长期运行在该
模式下并网运行;
升至UH2以上时,蓄电池单元恒压充电,若蓄电池充电至SOC上升至最大极限值时,蓄电池单
元切换至停机,光伏发电系统由MPPT模式切换至恒压控制模式,由光伏变换器控制母线电
压稳定:
控制系统上网电量或者从大电网吸收的电量;
优点的同时,利用交流不间断变换器为重要交流负荷提供高质量的不间断电能;
出的交流电不发生畸变以及防止电容电压波动对系统造成的不利影响;
附图说明
具体实施方式
洁可再生能源进行发电,起到节能环保的效果,缓解能源和环境的双重压力,并网双向AC/
DC变换器,采用三相全桥拓扑结构,在并网状态下,双向AC/DC变换器正常工作,实现市电电
网和微电网间的能量流动;在孤岛情况下,双向AC/DC变换器处于待机状态;还包括90Ah的
蓄电池组储能单元及其储能双向DC/DC变换器,储能单元作为后备电源,通过蓄电池组的充
电和放电满足系统能量的平衡,储能双向DC/DC变换器采用双向Buck-Boost半桥拓扑结构,
用于控制储能单元的充放电;还包括7000uF的电容单元,容量为1kW的交流不间断变换器,
负载包括6kW的直流负载及500W的交流负载,直流负载通过一第二单向DC/DC变换器连接至
直流母线,并网双向AC/DC变换器交流侧与市电电网连接,直流侧与直流母线连接,储能双
向DC/DC变换器一侧与储能单元连接,另一侧与直流母线连接,光伏第一单向DC/DC变换器
一侧与光伏发电系统连接,另一侧与直流母线连接,第二单向DC/DC变换器一侧与直流母线
连接,另一侧与直流负载连接,交流不间断变换器输入端与市电电网及直流母线分别连接,
输出端与交流负载连接;直流负载通过第二单向DC/DC变换器连接至直流母线,交流负载通
过交流不间断变换器连接至市电电网及直流母线,光伏第一单向DC/DC变换器,具有最大功
率跟踪(MPPT)变换器,提高太阳能利用率;还包括监控单元,其通过CAN总线与并网双向AC/
DC变换器连接,实现上级电网对微电网的调度,底层控制无集中控制器,微电网中任一单元
根据直流母线电压平滑切换其接口变流器的控制模式,为此依托直流母线电压的大小,设
置4个临界值:373V和387V为网侧变换器工作的临界电压;365V和395V为储能变换器工作的
临界电压。
荷消耗功率达平衡。由于没有恒压控制环节,当光伏最大输出功率受环境影响发生变化时,
直流母线电压会在允许范围内出现波动,依靠能量缓冲单元可以实现母线电压比较大范围
的稳定;
DC/AC变换器通过逆变或者整流恒定直流母线电压。系统中光伏继续运行在MPPT模式下,并
网接口变换器的容量设置基本满足系统内负载容量,所以在光伏发电与负载所需功率不匹
配且差额较大时,系统可以长期运行在该模式下并网运行;
负载运行,若蓄电池SOC下降到一定参考值,切除部分非重要负载,以保持必要的负载运行;
若母线电压上升至395V以上时,蓄电池单元恒压充电,若蓄电池充电至SOC上升至最大极限
值时,蓄电池单元切换至停机,光伏发电系统由MPPT模式切换至恒压控制模式,由光伏变换
器控制母线电压稳定。
控制系统上网电量或者从大电网吸收的电量;
优点的同时,利用交流不间断变换器为重要交流负荷提供高质量的不间断电能;
出的交流电不发生畸变以及防止电容电压波动对系统造成的不利影响;
定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于
描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在
本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
以是机械连接,也可以是电连接或可以相互通讯;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间
接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术
人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特
征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在
第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示
第一特征水平高度小于第二特征。下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现
本发明的不同结构。为了简化本发明的公开,下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当
然,它们仅仅为示例,并且目的不在于限制本发明。此外,本发明可以在不同例子中重复参
考数字
本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。