一種光伏分布式電源的微電網(wǎng)控制裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種光伏分布式電源的微電網(wǎng)控制裝置，它由儲(chǔ)能裝置控制裝置、最大功率點(diǎn)跟蹤控制裝置、功率測(cè)量裝置、參數(shù)預(yù)置裝置、PID運(yùn)算裝置、PWM調(diào)制裝置、電路、殼體構(gòu)成，殼體內(nèi)設(shè)置了儲(chǔ)能控制裝置、最大功率點(diǎn)跟蹤控制裝置、功率測(cè)量裝置、參數(shù)預(yù)置裝置、PID運(yùn)算裝置、PWM調(diào)制裝置、電路，該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)與儲(chǔ)能控制裝置之間的能量雙向流動(dòng)、及孤島與并網(wǎng)工作模式之間的自動(dòng)平滑切換，以保證更高的供電質(zhì)量和提高更大的供電效率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】-種光伏分布式電源的微電網(wǎng)控制裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種微電網(wǎng)控制裝置，尤其是一種能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)與儲(chǔ)能裝置之間的能 量雙向流動(dòng)、及孤島與并網(wǎng)工作模式之間的自動(dòng)平滑切換，以保證更高的供電質(zhì)量和提高 更大的供電效率的一種光伏分布式電源的微電網(wǎng)控制裝置，屬于新能源技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。 技術(shù)背景
[0002] 隨著能源短缺帶來(lái)的電力緊張和日益嚴(yán)重的環(huán)境污染等問(wèn)題，近年來(lái)太陽(yáng)能、風(fēng) 能等清潔能源得到推廣和使用，其環(huán)保和節(jié)能方面所產(chǎn)生的積極作用也日益受到人們的關(guān) 注，所述的分布式發(fā)電，一般指將相對(duì)小型的發(fā)電裝置布置在負(fù)荷現(xiàn)場(chǎng)或用戶附近的發(fā)電 (供能）方式，分布式電源位置靈活、分散、清潔環(huán)保、可再生性等特點(diǎn)極好的適應(yīng)了分散電 力需求和資源分布，減緩了輸、配電網(wǎng)升級(jí)換代所需的巨額投資，同時(shí)，與大電網(wǎng)互為備用 也使供電可靠性得以改善，目前，盡管有許多太陽(yáng)能、風(fēng)能的產(chǎn)品在投入使用，但由于受到 自身結(jié)構(gòu)和特性的影響，其仍然存在一些不足和技術(shù)上的缺陷等問(wèn)題，如電源間歇性導(dǎo)致 輸出功率波動(dòng)、對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的不可調(diào)度性、不能提供備用能量、成本高等等，為此，人們需要 一種新的技術(shù)方案能夠產(chǎn)生，以解決目前所存在的問(wèn)題，本發(fā)明技術(shù)方案的目的就是為了 解決目前所存在的問(wèn)題而提出的新的技術(shù)解決方案。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了達(dá)到解決上述所存在的問(wèn)題的目的，本發(fā)明所提出的技術(shù)方案是一種光伏分 布式電源的微電網(wǎng)控制裝置，其基本特征是：它由儲(chǔ)能裝置控制裝置、最大功率點(diǎn)跟蹤控制 裝置、功率測(cè)量裝置、參數(shù)預(yù)置裝置、PID運(yùn)算裝置、PWM調(diào)制裝置、電路、殼體構(gòu)成；殼體內(nèi) 設(shè)置了儲(chǔ)能控制裝置、最大功率點(diǎn)跟蹤控制裝置、功率測(cè)量裝置、參數(shù)預(yù)置裝置、PID運(yùn)算裝 置、PWM調(diào)制裝置、電路；該裝置通過(guò)電路連接了蓄電池組和逆變器。
[0004] 為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明還具有的技術(shù)特征是：殼體15內(nèi)部電路16連接了儲(chǔ)能 控制裝置9、最大功率點(diǎn)跟蹤裝置10、功率測(cè)量裝置11、PID運(yùn)算裝置13,電路16連接了參 數(shù)預(yù)置裝置12與PID運(yùn)算裝置13, PID運(yùn)算裝置13與PWM調(diào)制裝置14通過(guò)電路16相連， 儲(chǔ)能控制裝置9通過(guò)電路16連接了蓄電池組3, PWM調(diào)制裝置14通過(guò)電路16連接了逆變 器4。
[0005] 本發(fā)明還具有的技術(shù)特征是：儲(chǔ)能控制裝置是由蓄電池組和控制電路構(gòu)成，能夠 采集最大功率點(diǎn)跟蹤控制裝置輸出的功率Ppv，和有功功率P。有功功率P和最大功率點(diǎn)跟 蹤控制裝置輸出的功率Ppv比較，當(dāng)光伏分布式電源輸出功率Ppv >有功功率P時(shí)，蓄電池 進(jìn)行充電，當(dāng)Ppv < P時(shí)，蓄電池進(jìn)行放電，快速反應(yīng)負(fù)荷的功率需求。
[0006] 本發(fā)明還具有的技術(shù)特征是設(shè)置了最大功率點(diǎn)跟蹤裝置，它由數(shù)據(jù)處理電路和運(yùn) 動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)成，能夠接受由儲(chǔ)能控制裝置提供的信息，確定實(shí)時(shí)輸出功率值，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào) 整一下采樣角度后，實(shí)時(shí)測(cè)量當(dāng)前輸出功率P，并與上一個(gè)采樣時(shí)刻輸出功率P'進(jìn)行比較， gp > P'，則證明當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)調(diào)整方向是朝向輸出功率增大方向，將當(dāng)前功率采樣值保存 為P'，并繼續(xù)調(diào)整，重復(fù)上述操作，若P < P'，則證明已發(fā)現(xiàn)最佳的工作點(diǎn)，這時(shí)達(dá)到最大輸 出功率。
[0007] 本發(fā)明還具有的技術(shù)特征是設(shè)置了功率測(cè)量裝置，它由電流傳感器和電壓傳感器 以及信號(hào)處理電路構(gòu)成，利用傳感器，實(shí)時(shí)采集回路輸出的電流與電壓，并計(jì)算輸出的有功 功率P和無(wú)功功率Q，為PID運(yùn)算提供條件。
[0008] 本發(fā)明還具有的技術(shù)特征是設(shè)置了參數(shù)預(yù)置裝置，它能夠設(shè)置參考電壓和參考功 率值等相關(guān)參數(shù)，以作為PID控制算法的數(shù)據(jù)處理依據(jù)。
[0009] 本發(fā)明還具有的技術(shù)特征是設(shè)置了 PID運(yùn)算裝置，根據(jù)實(shí)時(shí)采集到的當(dāng)前電流電 壓值以及經(jīng)過(guò)計(jì)算后的輸出功率值，結(jié)合操作者設(shè)置的預(yù)置值，通過(guò)PID運(yùn)算處理，可以制 定控制策略，調(diào)整輸出控制量。
[0010] 本發(fā)明還具有的技術(shù)特征是設(shè)置了 PWM調(diào)制裝置，根據(jù)PID運(yùn)算得出的控制量，確 定輸出脈寬的占空比，輸出控制信號(hào)用于開(kāi)通或關(guān)斷大功率開(kāi)關(guān)元件，對(duì)光伏分布式電源 輸出的電壓幅值和功率角進(jìn)行調(diào)制。
[0011] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的優(yōu)點(diǎn)和顯著的效果：
[0012] 1、光伏分布式電源控制系統(tǒng)能在一定的太陽(yáng)光照強(qiáng)度下，采用最大功率點(diǎn)跟蹤控 制能夠最大提高太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能的效率。
[0013] 2、在功率匹配前提下，光伏分布式電源的輸出功率能夠動(dòng)態(tài)跟蹤負(fù)荷功率的變 化。
[0014] 3、能夠自動(dòng)調(diào)整光伏分布式電源連接點(diǎn)的電壓，使得微電源之間的逆變器不會(huì)產(chǎn) 生很大的環(huán)流。
[0015] 4、能夠滿足光伏分布式電源孤島與并網(wǎng)兩種模式的平滑切換。
[0016] 本發(fā)明專(zhuān)門(mén)針對(duì)光伏分布式電源并網(wǎng)微電網(wǎng)進(jìn)行控制，保證其穩(wěn)定性，有效實(shí)現(xiàn) 高效、環(huán)保和優(yōu)質(zhì)供電的微電網(wǎng)，對(duì)公共大電網(wǎng)起到有益補(bǔ)充作用。
[0017] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明一種光伏分布式電源的微電網(wǎng)控制裝置進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明
[0018] 圖1是本發(fā)明一種光伏分布式電源的微電網(wǎng)控制裝置實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 圖2是本發(fā)明一種光伏分布式電源的微電網(wǎng)控制裝置與外部設(shè)備的連接示意圖。
[0020] 圖中，1光伏電池陣列，2防回流二極管，3蓄電池組，4逆變器，5電抗器和隔離變 壓器，6電流電壓傳感器，7微電網(wǎng)或電網(wǎng)，8本地負(fù)載，9儲(chǔ)能裝置控制裝置，10最大功率點(diǎn) 跟蹤控制裝置，11功率測(cè)量裝置，12參數(shù)預(yù)置裝置，13PID運(yùn)算裝置，14PWM調(diào)制裝置，15殼 體，16電路。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 參見(jiàn)圖1
[0022] 殼體15中設(shè)置了儲(chǔ)能裝置控制裝置9、最大功率點(diǎn)跟蹤控制裝置10、功率測(cè)量裝 置11、參數(shù)預(yù)置裝置12、PID運(yùn)算13裝置、PWM調(diào)制裝置14、電路16,電路16能夠與外部設(shè) 備連接，殼體15內(nèi)部由電路16連接。
[0023] 其中儲(chǔ)能控制裝置9能夠?qū)π铍姵亟M進(jìn)行充放電，快速反應(yīng)負(fù)荷的功率需求，最 大功率點(diǎn)跟蹤控制裝置10能夠?qū)﹄娏麟妷簜鞲衅鞑杉夥姵剌敵龅碾娏麟妷?，?jīng)不斷 地計(jì)算和比較，找出光伏電池的最大功率點(diǎn)，功率測(cè)量裝置11能夠利用傳感器采集的負(fù)荷 點(diǎn)電壓和逆變器輸出電流計(jì)算光伏分布式電源輸出的有功功率和無(wú)功功率，為PID運(yùn)算裝 置13提供條件，參數(shù)預(yù)置裝置12能夠設(shè)置參考電壓和參考功率值，為PID運(yùn)算裝置13提 供條件，PID運(yùn)算裝置13是經(jīng)低通濾波裝置后的有功功率和無(wú)功功率，分別與參考功率、參 考電壓值比較，輸出功率相角和電壓幅值，PWM調(diào)制裝置14能夠?qū)夥植际诫娫摧敵龅?電壓幅值和功率角進(jìn)行調(diào)制，然后接入逆變器驅(qū)動(dòng)部分，殼體15內(nèi)部所設(shè)置的儲(chǔ)能控制裝 置9、最大功率點(diǎn)跟蹤裝置10、功率測(cè)量裝置11、PID運(yùn)算裝置13通過(guò)電路16相連，參數(shù)預(yù) 置裝置12與PID運(yùn)算裝置13通過(guò)電路16相連，PID運(yùn)算裝置13與PWM調(diào)制裝置14通過(guò) 電路16相連，儲(chǔ)能控制裝置9通過(guò)電路16連接了蓄電池組3, PWM調(diào)制裝置14通過(guò)電路16 連接了逆變器4。
[0024] 參見(jiàn)圖2 :
[0025] 電路16從光伏電池列陣1始，依次連接防回流二極管2、蓄電池組3、逆變器4,電 抗器和隔離變壓器5、電流電壓傳感器6、微電網(wǎng)或電網(wǎng)7、本地負(fù)載8,電路16通過(guò)蓄電池 組3、逆變器4分別接通了殼體15中的儲(chǔ)能控制裝置9、PWM調(diào)制裝置14,當(dāng)光伏電池列陣1 由日光照射后，形成低壓直流電，經(jīng)防回流二極管2保護(hù)和直流側(cè)電容器濾波后，經(jīng)由蓄電 池組3、逆變器4逆變?yōu)榻涣麟姡俳?jīng)電抗器和隔離變壓器5升壓，接入電流電壓傳感器6、 接入本地負(fù)載8或者并入微電網(wǎng)或電網(wǎng)7,多余的電能由蓄電池3組儲(chǔ)能，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)7與儲(chǔ) 能裝置之間的能量雙向流動(dòng)且孤島與并網(wǎng)兩種工作模式之間的平滑切換，所述分布式電源 也是泛指對(duì)各個(gè)負(fù)載電源的通稱。
[0026] 本技術(shù)方案中，最大功率點(diǎn)跟蹤裝置10檢測(cè)光伏電池陣列輸出的電壓、電流，根 據(jù)計(jì)算出的當(dāng)前時(shí)刻輸出功率與上一時(shí)刻輸出功率不斷比較，得出最大功率點(diǎn)值，將最大 功率點(diǎn)跟蹤裝置10輸出的功率與利用電壓電流傳感器6的負(fù)荷點(diǎn)電壓和逆變器輸出電流， 通過(guò)功率測(cè)量裝置11得出的光伏分布式電源輸出有功功率進(jìn)行比較，判斷后的結(jié)果接入 儲(chǔ)能控制裝置9,根據(jù)比較值對(duì)蓄電池組進(jìn)行充放電，將經(jīng)過(guò)參數(shù)預(yù)置裝置12設(shè)置的參考 電壓和參考功率值與負(fù)荷點(diǎn)電壓和逆變器輸出電流通過(guò)功率測(cè)量裝置11得出的分布式電 源輸出無(wú)功功率，作為輸入量一起輸送到PID運(yùn)算裝置13,然后得出功率相角和電壓幅值， 經(jīng)過(guò)PWM調(diào)制裝置14對(duì)這兩個(gè)輸入量進(jìn)行調(diào)制，接入逆變器驅(qū)動(dòng)板部分。
[0027] 采用本技術(shù)方案的一種光伏分布式電源的微電網(wǎng)控制裝置，不僅能夠最大提高太 陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能的效率、自動(dòng)調(diào)整光伏分布式電源連接點(diǎn)的電壓、使微電源之間的逆變器 不會(huì)產(chǎn)生很大的環(huán)流，還能夠滿足光伏分布式電源孤島與并網(wǎng)兩種模式的平滑切換，對(duì)于 太陽(yáng)能光伏、風(fēng)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有積極有效的作用，本發(fā)明專(zhuān)門(mén)針對(duì)光伏分布式電源并網(wǎng) 微電網(wǎng)進(jìn)行控制，保證其穩(wěn)定性，有效實(shí)現(xiàn)高效、環(huán)保和優(yōu)質(zhì)供電的微電網(wǎng)，對(duì)公共大電網(wǎng) 起到有益補(bǔ)充作用。
【權(quán)利要求】
1. 一種光伏分布式電源的微電網(wǎng)控制裝置，其特征是：它由儲(chǔ)能裝置控制裝置、最大 功率點(diǎn)跟蹤控制裝置、功率測(cè)量裝置、參數(shù)預(yù)置裝置、PID運(yùn)算裝置、PWM調(diào)制裝置、電路、殼 體構(gòu)成；殼體內(nèi)設(shè)置了儲(chǔ)能控制裝置、最大功率點(diǎn)跟蹤控制裝置、功率測(cè)量裝置、參數(shù)預(yù)置 裝置、PID運(yùn)算裝置、PWM調(diào)制裝置、電路；該裝置通過(guò)電路連接了蓄電池組和逆變器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光伏分布式電源的微電網(wǎng)控制裝置，其特征是：殼體15 內(nèi)部電路16連接了儲(chǔ)能裝置9、最大功率點(diǎn)跟蹤裝置10、功率測(cè)量裝置11、PID運(yùn)算裝置 13,電路16連接了參數(shù)預(yù)置裝置12與PID運(yùn)算裝置13, PID運(yùn)算裝置13與PWM調(diào)制裝置 14通過(guò)電路16相連，儲(chǔ)能控制裝置9通過(guò)電路16連接了蓄電池組3，PWM調(diào)制專(zhuān)門(mén)致14通 過(guò)電路16連接了逆變器4。
【文檔編號(hào)】H02J3/38GK104065102SQ201410318316
【公開(kāi)日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年7月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月24日
【發(fā)明者】王忠峰, 桑瑞芳 申請(qǐng)人:青島創(chuàng)銘新能源有限公司