專利名稱：一種帶雙向逆變器的微網(wǎng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種微網(wǎng)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
微電網(wǎng)可為風(fēng)能、太陽能等，其作為綠色能源，逐漸增多，微電網(wǎng)通過繼電器并入電網(wǎng)，傳統(tǒng)微電網(wǎng)內(nèi)的分布式電源需要協(xié)調(diào)控制。正常情況下，微電網(wǎng)與電網(wǎng)正常連接。當(dāng)出現(xiàn)電網(wǎng)故障或者電網(wǎng)電能質(zhì)量下降時(shí)，微電網(wǎng)與電網(wǎng)脫離，運(yùn)行在孤島模式。微電網(wǎng)內(nèi)部的協(xié)調(diào)控制策略通常采用兩種控制方案:1、服務(wù)器/客戶機(jī)工作模式。該模式下由分布式單元上傳數(shù)據(jù)到服務(wù)器，服務(wù)器對(duì)各單元進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。但該方式需要專用的通信線路與信息收集設(shè)備。2、V/F下垂控制，各單元自由獨(dú)立控制。控制方式由各設(shè)備電網(wǎng)端的電壓與頻率決定。該方式下無須添加專門的設(shè)備，并且微電網(wǎng)內(nèi)部擴(kuò)容簡(jiǎn)單。分布式電站以最大功率將電能送入電網(wǎng)，分布式電站比例的增加，給電網(wǎng)帶來沖擊。影響用電安全。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題和提出的技術(shù)任務(wù)是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)方案進(jìn)行完善與改進(jìn)，提供一種 帶雙向逆變器的微網(wǎng)系統(tǒng)，以穩(wěn)定電網(wǎng)的目的。為此，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案。一種帶雙向逆變器的微網(wǎng)系統(tǒng)，包括微發(fā)電系統(tǒng)、連接微發(fā)電系統(tǒng)至公共電網(wǎng)的并網(wǎng)逆變器及控制并網(wǎng)逆變器工作的并網(wǎng)控制器，其特征在于:所述的微網(wǎng)系統(tǒng)還包括蓄電池、連接蓄電池至公共電網(wǎng)的雙向逆變器、控制雙向逆變器工作的穩(wěn)定控制器，并網(wǎng)控制器與并網(wǎng)逆變器連接以控制并網(wǎng)逆變器使其能輸出微發(fā)電系統(tǒng)的最大功率到公共電網(wǎng)，所述的穩(wěn)定控制器設(shè)電網(wǎng)電壓和頻率采樣模塊，穩(wěn)定控制器根據(jù)電網(wǎng)電壓和頻率控制雙向逆變器工作以穩(wěn)定電網(wǎng)，所述的雙向逆變器與交流母線并接。該微網(wǎng)系統(tǒng)由功能互補(bǔ)的分布式電站與雙向逆變器組成。選擇在直流母線上還是交流母線上并接取決于系統(tǒng)構(gòu)建使用的技術(shù)以及相應(yīng)的能量管理策略。若本地負(fù)載直流負(fù)載較多，則采用直流并接；若本地負(fù)載交流負(fù)載較多，則采用交流并接。本技術(shù)方案針對(duì)V/F下垂控制，提出能量管理控制方案，根據(jù)當(dāng)前電網(wǎng)的電壓與頻率，確定光伏雙向逆變器的工作模式，有效降低微電網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)的沖擊，穩(wěn)定電網(wǎng)，提高用電安全，及故障應(yīng)急能力。作為對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步完善和補(bǔ)充，本實(shí)用新型還包括以下附加技術(shù)特征。所述的雙向逆變器連接微發(fā)電系統(tǒng)及蓄電池形成孤島模式下的微網(wǎng)穩(wěn)定體。微網(wǎng)穩(wěn)定體自身帶發(fā)電系統(tǒng)，微發(fā)電系統(tǒng)可以為蓄電池充電，或直接供電，提高電網(wǎng)應(yīng)急能力，在電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，雙向逆變器輸出微發(fā)電系統(tǒng)的電能及蓄電池的儲(chǔ)存電能，減少故障帶來的損失。[0011]所述的雙向逆變器包括第二電容、第七開關(guān)管、第一電感、第一二極管、第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管、第四開關(guān)管、第三電感、第三電容、第五開關(guān)管、第六開關(guān)管、第二電感，所述的第二電容的兩端分別與微發(fā)電系統(tǒng)的電池板的兩輸出端連接，第一電感的一端與第二電容一端連接，另一端與第七開關(guān)管的源極及第一二極管的正極相連，第一二極管的負(fù)極與第五開關(guān)管的源極、第一電容及由第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管、第四開關(guān)管組成的逆變橋連接，逆變橋的一輸出端與第三電感相連，第三電感的另一端與第三電容一端連接作為逆變器第一輸出端，第三電容的另一端與逆變橋的另一輸出端連接作為逆變器第二輸出端，所述的第五開關(guān)管的漏極與第六開關(guān)管的源極、第二電感一端相連，第六開關(guān)管的漏極、蓄電池負(fù)極、第二電容、第七開關(guān)管漏極、第一電容、逆變橋接地。有益效果:本技術(shù)方案針對(duì)V/F下垂控制，提出能量管理控制方案，根據(jù)當(dāng)前電網(wǎng)的電壓與頻率，確定光伏雙向逆變器的工 作模式，有效降低微電網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)的沖擊，穩(wěn)定電網(wǎng)，提高用電安全，及故障應(yīng)急能力。

圖1為本實(shí)用新型電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型雙向逆變器結(jié)構(gòu)。圖3為本實(shí)用新型V/F壓頻控制框圖。圖4為敏感負(fù)載的狀態(tài)遷移圖。圖5為一般負(fù)載的狀態(tài)遷移圖。圖中:C2-第二電容、Q-第七開關(guān)管、L「第一電感、D1-第一二極管、Q「第一開關(guān)管、Q2-第二開關(guān)管、Q3-第三開關(guān)管、Q4-第四開關(guān)管、L-第三電感、C3-第三電容、Q5-第五開關(guān)管、Q6-第六開關(guān)管、L2-第二電感。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合說明書附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。本實(shí)用新型包括微發(fā)電系統(tǒng)、連接微發(fā)電系統(tǒng)至公共電網(wǎng)的并網(wǎng)逆變器及控制并網(wǎng)逆變器工作的并網(wǎng)控制器，所述的微網(wǎng)系統(tǒng)還包括蓄電池、連接蓄電池至公共電網(wǎng)的雙向逆變器、控制雙向逆變器工作的穩(wěn)定控制器，并網(wǎng)控制器與并網(wǎng)逆變器連接以控制并網(wǎng)逆變器使其能輸出微發(fā)電系統(tǒng)的最大功率到公共電網(wǎng)，所述的穩(wěn)定控制器設(shè)電網(wǎng)電壓和頻率采樣模塊，穩(wěn)定控制器根據(jù)電網(wǎng)電壓和頻率控制雙向逆變器工作以穩(wěn)定電網(wǎng)，所述的雙向逆變器與直流母線并接或與交流母線并接。雙向逆變器的能量管理控制建立在V/F控制算法的基礎(chǔ)上。V/F壓頻控制是微型電網(wǎng)/交流并接應(yīng)用的核心技術(shù)。雙向逆變器需要在微網(wǎng)系統(tǒng)中通過改變頻率以調(diào)節(jié)發(fā)電_耗能_存儲(chǔ)之間的平衡。雙向逆變器的并接方式有兩種形式:(I)直流母線并接(2)交流母線并接選擇在直流母線上還是交流母線上并接取決于系統(tǒng)構(gòu)建使用的技術(shù)以及相應(yīng)的能量管理策略。若本地負(fù)載直流負(fù)載較多，則采用直流并接。若本地負(fù)載交流負(fù)載較多，則采用交流并接。在本實(shí)施例中的雙向逆變器并接方式采用交流并接。在微型電網(wǎng)中，蓄電池作為核心部件時(shí)，一般采用交流母線上匯流。雙向逆變器在滿足交流負(fù)載與蓄電池充電之間，進(jìn)行能量控制和轉(zhuǎn)換。交流并接模式接如圖丨所示:圖丨中，從左至右依次為太陽能發(fā)電站、居民負(fù)荷、雙向逆變器、生產(chǎn)負(fù)荷、風(fēng)能發(fā)電站。雙向逆變器輸入端與微發(fā)電系統(tǒng)連接。雙向逆變器電路拓?fù)淇驁D見附圖2，雙向逆變器包括第二電容C2、第七開關(guān)管Q、第一電感L1、第一二極管D1、第一開關(guān)管Q1、第二開關(guān)管Q2、第三開關(guān)管Q3、第四開關(guān)管Q4、第三電感L、第三電容C3、第五開關(guān)管Q5、第六開關(guān)管Q6、第二電感L2，所述的第二電容C2的兩端分別與微發(fā)電系統(tǒng)的電池板的兩輸出端連接，第一電感L1的一端與第二電容C2 —端連接，另一端與第七開關(guān)管Q的源極及第一二極管的正極相連，第一二極管的負(fù)極與第五開關(guān)管Q5的源極、第一電容C1及由第一開關(guān)管Q1、第二開關(guān)管Q2、第三開關(guān)管Q3、第四開關(guān)管Q4組成的逆變橋連接，逆變橋的一輸出端與第三電感L相連，第三電感L的另一端與第三電容C3一端連接作為逆變器第一輸出端，第三電容C3的另一端與逆變橋的另一輸出端連接作為逆變器第二輸出端，所述的第五開關(guān)管Q5的漏極與第六開關(guān)管Q6的源極、第二電感L2 —端相連，第六開關(guān)管Q6的漏極、蓄電池負(fù)極、第二電容C2、第七開關(guān)管Q漏極、第一電容C1、逆變橋接地。第二電容C2、第一電容C1分別為PV側(cè)均壓電容與直流母線側(cè)均壓電容，主用于穩(wěn)定電壓。第一電感L1、第一二極管D1、第七開關(guān)管Q分別為升壓電路側(cè)儲(chǔ)能電感、導(dǎo)通二極管與開關(guān)管，其構(gòu)成升壓側(cè)主電路拓?fù)?。第一、二、三、四開關(guān)管組成逆變橋，其由三角載波調(diào)制輸出的脈寬波控制 。第三電感L、第三電容C分別為逆變側(cè)濾波電路的電感與電容，其構(gòu)成LC濾波器。LC濾波器能夠有效抑制電路中的噪聲、干擾，使得逆變器輸出純凈的交流電。第二電感L2、第五、六開關(guān)管Q5、Q6為蓄電池二象限D(zhuǎn)C-DC變換器的儲(chǔ)能電感與開關(guān)管。二象限D(zhuǎn)C-DC變換器主用于蓄電池的能量交互。其電路拓?fù)浼饶軌虺潆?，也可以進(jìn)行放電。按圖2中電路拓?fù)浯罱?KW光伏離網(wǎng)逆變器模型。正常帶載時(shí)，光伏離網(wǎng)逆變器BOOST側(cè)工作在恒壓模式以支撐直流母線電壓。帶載時(shí)給定不同頻率的電壓參考信號(hào)，實(shí)際輸出的功率見表I。表I功率與頻率變化關(guān)系
權(quán)利要求1.一種帶雙向逆變器的微網(wǎng)系統(tǒng)，包括微發(fā)電系統(tǒng)、連接微發(fā)電系統(tǒng)至公共電網(wǎng)的并網(wǎng)逆變器及控制并網(wǎng)逆變器工作的并網(wǎng)控制器，其特征在于:所述的微網(wǎng)系統(tǒng)還包括蓄電池、連接蓄電池至公共電網(wǎng)的雙向逆變器、控制雙向逆變器工作的穩(wěn)定控制器，并網(wǎng)控制器與并網(wǎng)逆變器連接以控制并網(wǎng)逆變器使其能輸出微發(fā)電系統(tǒng)的最大功率到公共電網(wǎng)，所述的穩(wěn)定控制器設(shè)電網(wǎng)電壓和頻率采樣模塊，穩(wěn)定控制器根據(jù)電網(wǎng)電壓和頻率控制雙向逆變器工作以穩(wěn)定電網(wǎng)，所述的雙向逆變器與交流母線并接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶雙向逆變器的微網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于:所述的雙向逆變器連接微發(fā)電系統(tǒng)及蓄電池形成孤島模式下的微網(wǎng)穩(wěn)定體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶雙向逆變器的微網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于:所述的雙向逆變器包括第二電容(C2)、第七開關(guān)管(Q)、第一電感(L1X第一二極管(D1 )、第一開關(guān)管(Q1X第二開關(guān)管(Q2)、第三開關(guān)管(Q3)、第四開關(guān)管(Q4)、第三電感(L)、第三電容(C3)、第五開關(guān)管(Q5)、第六開關(guān)管(Q6)、第二電感化2)，所述的第二電容(C2)的兩端分別與微發(fā)電系統(tǒng)的電池板的兩輸出端連接，第一電感(L1)的一端與第二電容(C2) —端連接，另一端與第七開關(guān)管(Q)的源極及第一二極管(D1)的正極相連，第一二極管(D1)的負(fù)極與第五開關(guān)管(Q5)的源極、第一電容(C1)及由第一開關(guān)管(Q1X第二開關(guān)管(Q2)、第三開關(guān)管(Q3)、第四開關(guān)管(Q4)組成的逆變橋連接，逆變橋的一輸出端與第三電感(L)相連，第三電感(L)的另一端與第三電容( C3)—端連接作為逆變器第一輸出端，第三電容(C3)的另一端與逆變橋的另一輸出端連接作為逆變器第二輸出端，所述的第五開關(guān)管(Q5)的漏極與第六開關(guān)管(Q6)的源極、第二電感(L2) —端相連，第六開關(guān)管(Q6)的漏極、蓄電池負(fù)極、第二電容(C2)、第七開關(guān)管(Q)漏極、第一電容(C1X逆變橋接地。
專利摘要一種帶雙向逆變器的微網(wǎng)系統(tǒng)，涉及一種電網(wǎng)控制系統(tǒng)。目前分布式電站以最大功率將電能送入電網(wǎng)，分布式電站比例的增加，給電網(wǎng)帶來沖擊，影響用電安全。本實(shí)用新型包括微發(fā)電系統(tǒng)、連接微發(fā)電系統(tǒng)至公共電網(wǎng)的并網(wǎng)逆變器及控制并網(wǎng)逆變器工作的并網(wǎng)控制器，其特征在于所述的微網(wǎng)系統(tǒng)還包括蓄電池、雙向逆變器、穩(wěn)定控制器，并網(wǎng)控制器與并網(wǎng)逆變器連接以控制并網(wǎng)逆變器使其能輸出微發(fā)電系統(tǒng)的最大功率到公共電網(wǎng)，所述的穩(wěn)定控制器設(shè)電網(wǎng)電壓和頻率采樣模塊，穩(wěn)定控制器控制雙向逆變器工作，所述的雙向逆變器與交流母線并接。本技術(shù)方案有效降低微電網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)的沖擊，穩(wěn)定電網(wǎng)，提高用電安全，及故障應(yīng)急能力。
文檔編號(hào)H02J7/35GK203135466SQ20132018073
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月10日
發(fā)明者閔武志, 卞松江, 劉棟良, 曾祥幼 申請(qǐng)人:臥龍電氣集團(tuán)股份有限公司, 浙江臥龍新能源有限公司