本實(shí)用新型屬于微電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于下垂特性自適應(yīng)微網(wǎng)保護(hù)裝置。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，能源需求量日益增加。隨著電網(wǎng)規(guī)模的日益擴(kuò)大,超大規(guī)模電力系統(tǒng)的控制越來(lái)越復(fù)雜,以至于難以保證靈活多樣化用戶的用電可靠性。此外,由于人們對(duì)煤、石油、天然氣等傳統(tǒng)能源的過(guò)度開采利用,使得傳統(tǒng)能源的儲(chǔ)量逐漸枯竭，由此帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題也日益嚴(yán)重。因此分布式能源的研究與應(yīng)用有著重大的意義和廣闊的前景。

微電網(wǎng)作為一種新的發(fā)電技術(shù)，由分布式電源(DG)、儲(chǔ)能裝置、控制裝置和用戶負(fù)荷共同組成的系統(tǒng)。微電網(wǎng)不但可以與大電網(wǎng)進(jìn)行并網(wǎng)運(yùn)行，還可以在大電網(wǎng)電能質(zhì)量不符合要求時(shí)進(jìn)行孤島運(yùn)行。還能根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度和用戶需求實(shí)現(xiàn)電能的雙向流動(dòng)。微電網(wǎng)靈活方便，輸電設(shè)備成本低、輸電損耗小，一般通過(guò)使用太陽(yáng)能、風(fēng)能等新能源發(fā)電，大大降低對(duì)環(huán)境的污染。這些特點(diǎn)和意義都微電網(wǎng)的研究顯的尤為重要。

為了更好的利用和開發(fā)可再生能源，微電網(wǎng)已成為世界各國(guó)研究的熱點(diǎn)。在直流微網(wǎng)中，可再生能源通過(guò)變換器分散地連接在公共母線上，變換器并聯(lián)運(yùn)行。如何控制微網(wǎng)變換器實(shí)現(xiàn)負(fù)載在變換器之間的分配并維持母線電壓穩(wěn)定，是微網(wǎng)運(yùn)行的關(guān)鍵問(wèn)題。完善穩(wěn)定的保護(hù)裝置是微網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提出一種基于下垂特性自適應(yīng)微網(wǎng)保護(hù)裝置，通過(guò)下垂自適應(yīng)控制器控制系統(tǒng)中電壓、電流值，解決了微網(wǎng)系統(tǒng)中不均流的問(wèn)題，具有保護(hù)微網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性的作用。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為：一種基于下垂特性自適應(yīng)微網(wǎng)保護(hù)裝置，包括光伏發(fā)電系統(tǒng)、機(jī)側(cè)變換器、DSP芯片、FPGA芯片、采樣濾波電路、過(guò)流保護(hù)電路、驅(qū)動(dòng)電路、MPPT控制模塊、負(fù)載側(cè)變換器、儲(chǔ)能組件、負(fù)載、PWM發(fā)生器、下垂控制器、儲(chǔ)能換流器、調(diào)壓器和大電網(wǎng)，光伏發(fā)電系統(tǒng)經(jīng)機(jī)側(cè)變換器接入直流母線，機(jī)側(cè)變換器采用Boost變換器，DSP芯片通過(guò)MPPT控制模塊連接Boost變換器，DSP芯片連接下垂控制器，下垂控制器連接負(fù)載側(cè)變換器，負(fù)載連接至儲(chǔ)能組件，儲(chǔ)能組件通過(guò)負(fù)載側(cè)變換器連接至直流母線，采樣濾波電路對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)、儲(chǔ)能組件、并網(wǎng)電流、電壓、頻率、相位信息進(jìn)行采樣和監(jiān)測(cè)，采樣濾波電路連接至DSP芯片，DSP芯片連接FPGA芯片，F(xiàn)PGA芯片通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路連接至Boost變換器，Boost變換器通過(guò)電流互感器連接至過(guò)流保護(hù)電路，過(guò)流保護(hù)電路連接FPGA芯片，F(xiàn)PGA芯片通過(guò)PWM發(fā)生器連接至負(fù)載側(cè)變換器，直流母線通過(guò)儲(chǔ)能換流器和調(diào)壓器連接至大電網(wǎng)。所述DSP芯片采用TMS320F28335，TMS320F28335內(nèi)部自帶12位ADC轉(zhuǎn)換模塊，有16個(gè)采樣通道，可同時(shí)采用16個(gè)模擬信號(hào)。所述驅(qū)動(dòng)電路采用光耦TLP250芯片。

本實(shí)用新型有益效果是:混合儲(chǔ)能組件可提高并網(wǎng)切換離網(wǎng)時(shí)的電能質(zhì)量，并且在離網(wǎng)時(shí)提供電能。利用基于下垂自適應(yīng)特性的保護(hù)裝置解決了直流變換器電流分配不均的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了微網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

附圖說(shuō)明

下面對(duì)本說(shuō)明書附圖所表達(dá)的內(nèi)容及圖中的標(biāo)記作簡(jiǎn)要說(shuō)明：

圖1是本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式的微網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。

圖2是本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式的下垂控制框圖。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)對(duì)實(shí)施例的描述，本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式如所涉及的各構(gòu)件的形狀、構(gòu)造、各部分之間的相互位置及連接關(guān)系、各部分的作用及工作原理、制造工藝及操作使用方法等，作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，以幫助本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的發(fā)明構(gòu)思、技術(shù)方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解。

如圖1所示，為本實(shí)用新型的自適應(yīng)微網(wǎng)保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)框圖，包括光伏發(fā)電系統(tǒng)、機(jī)側(cè)變換器、DSP+FPGA控制芯片、采樣濾波電路、過(guò)流保護(hù)電路、驅(qū)動(dòng)電路、MPPT控制模塊、負(fù)載側(cè)變換器、儲(chǔ)能組件、負(fù)載、PWM發(fā)生器、下垂控制器、儲(chǔ)能換流器、調(diào)壓器和大電網(wǎng)。

光伏發(fā)電系統(tǒng)經(jīng)機(jī)側(cè)變換器接入直流母線，機(jī)側(cè)變換器采用Boost變換器，MPPT控制模塊連接Boost變換器，MPPT控制模塊可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電電壓，并追蹤最高電壓電流值，使系統(tǒng)以最大功率輸出。

DSP芯片與FPGA芯片通過(guò)數(shù)據(jù)線與地址線直接相連，DSP芯片采用TMS320F28335，連接下垂控制器，下垂控制器連接負(fù)載側(cè)變換器并產(chǎn)生自適性下垂調(diào)節(jié)系數(shù)，DSP完成下垂控制、雙閉環(huán)控制，最終得到的調(diào)制信號(hào)傳送至FPGA芯片，F(xiàn)PGA芯片通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路連接至Boost變換器，負(fù)責(zé)中點(diǎn)電位平衡控制，Boost變換器通過(guò)電流互感器連接至過(guò)流保護(hù)電路，過(guò)流保護(hù)電路連接FPGA芯片，F(xiàn)PGA芯片負(fù)責(zé)電路過(guò)流保護(hù)的功能，F(xiàn)PGA芯片連接PWM發(fā)生器，PWM發(fā)生器和下垂控制器，用于發(fā)射脈沖頻率，產(chǎn)生下垂控制特性，將控制信號(hào)發(fā)射給負(fù)載側(cè)變換器。TMS320F28335內(nèi)部自帶12位ADC轉(zhuǎn)換模塊，有16個(gè)采樣通道，可同時(shí)采用16個(gè)模擬信號(hào)。

采樣濾波電路對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)、儲(chǔ)能組件、并網(wǎng)電流、電壓、頻率、相位等信息進(jìn)行采樣和監(jiān)測(cè)，采樣濾波電路連接至DSP芯片。

負(fù)載連接至儲(chǔ)能組件，儲(chǔ)能組件通過(guò)負(fù)載側(cè)變換器連接至直流母線。

直流母線通過(guò)儲(chǔ)能換流器和調(diào)壓器連接至大電網(wǎng)，儲(chǔ)能換流器包含雙向DC/DC變換器，可經(jīng)行能量雙向傳輸。當(dāng)DSP芯片檢測(cè)到電網(wǎng)故障或電能質(zhì)量不滿足要求時(shí)，儲(chǔ)能換流器從P/Q模式切換到V/F模式，同時(shí)控制公共連接點(diǎn)(PCC)斷開，進(jìn)入孤島模式。當(dāng)電網(wǎng)恢復(fù)后，DSP芯片檢測(cè)到微網(wǎng)和電網(wǎng)的電壓頻率相位同步時(shí)，再進(jìn)入并網(wǎng)模式。

驅(qū)動(dòng)電路采用光耦TLP250芯片驅(qū)動(dòng)MOS管等功率器件；過(guò)流保護(hù)電路TZ口產(chǎn)生一個(gè)低電平，從而封鎖PWM模塊輸出，關(guān)斷所有開關(guān)管，防止故障功率造成器件損壞。

微網(wǎng)中儲(chǔ)能電池輸入電流與變換器平均電流的差值可反映電流偏差，經(jīng)過(guò)DSP芯片的運(yùn)算器經(jīng)運(yùn)算的到下垂控制特性，控制芯片不斷調(diào)整下垂系數(shù)，直至消除偏差。電流調(diào)整環(huán)可克服線路阻抗影響，使變換器輸出阻抗相等。機(jī)側(cè)變換器和負(fù)載變換器平均電壓與母線基準(zhǔn)電壓的差值反映了電壓跌落。電壓調(diào)整環(huán)電路用來(lái)抬升母線電壓，補(bǔ)償電壓跌落。改進(jìn)技術(shù)基于低帶寬通信，構(gòu)建下垂特性，通過(guò)PWM發(fā)生器發(fā)出脈沖信號(hào)，將下垂特性反饋到微網(wǎng)系統(tǒng)。

通過(guò)下垂特性自適應(yīng)裝置，控制和改變變換器輸出阻抗，使各變換器輸出特性趨近于相似，來(lái)達(dá)到均流目的。電壓差額大時(shí)，同樣是斷開部分負(fù)載；各個(gè)變換器獨(dú)立控制與監(jiān)控區(qū)域電壓電流，輸出阻抗近似相同，實(shí)現(xiàn)裝置的設(shè)計(jì)功能，使微網(wǎng)系統(tǒng)安全可高性大大提高。

上面對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了示例性描述，顯然本實(shí)用新型具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本實(shí)用新型的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本實(shí)用新型的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場(chǎng)合的，均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書所限定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。