一種微電網(wǎng)能量管理控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于電力、電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種微電網(wǎng)能量管理控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]微電網(wǎng)是近年來(lái)出現(xiàn)的一種新型能源網(wǎng)絡(luò)化供應(yīng)與管理技術(shù)的簡(jiǎn)稱，它能夠便利地將可再生能源和清潔能源系統(tǒng)的接入，實(shí)現(xiàn)需求管理以及現(xiàn)有能源的最大化利用，對(duì)分布式能源的利用效率將會(huì)大大提升。微電網(wǎng)將發(fā)電系統(tǒng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)及負(fù)載相結(jié)合，通過(guò)相關(guān)控制裝置間的配合，可以同時(shí)向用戶提供電能和熱能，并能夠適時(shí)有效地支撐大電網(wǎng)，起到消峰填谷的作用。但是現(xiàn)有微電網(wǎng)系統(tǒng)能源利用率低、環(huán)境效益差、電能質(zhì)量及供電可靠性差。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的是提供一種微電網(wǎng)能量管理控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)四種工作模式之間的靈活轉(zhuǎn)換，管理微網(wǎng)系統(tǒng)的能量流向，以最大化利用微網(wǎng)分布式能源，該微網(wǎng)系統(tǒng)可以提高能源利用效率，減輕能源動(dòng)力系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的影響，有助于推動(dòng)分布式電源上網(wǎng)，降低大電網(wǎng)的負(fù)擔(dān)，改善電能質(zhì)量及供電可靠性，并促進(jìn)社會(huì)向綠色、環(huán)保、節(jié)能方向發(fā)展，用以解決現(xiàn)有微電網(wǎng)系統(tǒng)能源利用率低、環(huán)境效益差、電能質(zhì)量及供電可靠性差的問(wèn)題。
[0004]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是，一種微電網(wǎng)能量管理控制系統(tǒng)，光伏陣列通過(guò)光伏DC/DC變換器與直流母線連接，最大功率跟蹤控制裝置與光伏DC/DC部分連接；風(fēng)力發(fā)電裝置通過(guò)風(fēng)力發(fā)電AC/DC部分與直流母線連接；蓄電池和電池管理系統(tǒng)通過(guò)DC/DC變換器與直流母線連接，負(fù)載與直流母線連接。
[0005]本實(shí)用新型的特征還在于，
[0006]直流母線通過(guò)并網(wǎng)雙向逆變器AC/DC連接到大電網(wǎng)，大電網(wǎng)上設(shè)置有智能電表。
[0007]上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)能量管理控制系統(tǒng)與直流母線連接。
[0008]本實(shí)用新型的有益效果是，將整個(gè)系統(tǒng)劃分為四種工作模式:整流儲(chǔ)能模式、光伏并網(wǎng)模式、離網(wǎng)運(yùn)行模式以及并網(wǎng)供電模式，利用STM32+FPGA各自控制的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了完美地配合，實(shí)現(xiàn)了微電網(wǎng)能量管理控制系統(tǒng)的各種模式下的各項(xiàng)功能。本實(shí)用新型集成光伏發(fā)電、現(xiàn)代電力電子、通信以及控制技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)光伏并網(wǎng)發(fā)電的同時(shí)還可以將多余的光伏能量?jī)?chǔ)存到蓄電池以供需要時(shí)(如晚上、陰雨天)使用，另外還可以起到電力“消峰填谷”的作用，在電費(fèi)昂貴的區(qū)域，可以大大提高光伏發(fā)電自發(fā)自用率。另外，并網(wǎng)雙向逆變器可以解決因光伏發(fā)電的間歇性對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生的沖擊，并實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電功率削峰填谷的功能和對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量的綜合治理。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為本實(shí)用的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖2為本實(shí)用新型控制系統(tǒng)板功能分配框圖；
[0011]圖3為本實(shí)用新型STM32程序流程圖；
[0012]圖4為本實(shí)用新型FPGA單元N1S2部分DC/DC控制器程序流程圖。
[0013]圖中，1.光伏陣列，2.風(fēng)力發(fā)電裝置，3.光伏DC/DC部分，4.風(fēng)力發(fā)電AC/DC部分，5.直流母線，6.負(fù)載，7.蓄電池，8.電池管理系統(tǒng)，9.并網(wǎng)雙向逆變器AC/DC，10.大電網(wǎng)，11.能量管理控制系統(tǒng)，12.上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，13.智能電表，14.最大功率跟蹤控制裝置，15.DC/DC變換器。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0015]如圖1所示為本實(shí)用新型的一種微電網(wǎng)能量管理控制系統(tǒng)，光伏陣列I吸收太陽(yáng)光照，通過(guò)光伏DC/DC部分3光電轉(zhuǎn)換形成直流電，再經(jīng)過(guò)具有最大功率跟蹤控制裝置(MPPT) 14的升壓電路升壓到某個(gè)恒定值，然后再經(jīng)過(guò)光伏DC/DC部分3接到直流母線5。風(fēng)力發(fā)電裝置2在風(fēng)的作用下生成交流電經(jīng)過(guò)風(fēng)力發(fā)電AC/DC部分4接到直流母線5。儲(chǔ)能蓄電池7和直流的負(fù)載6都接到直流母線5。直流母線5的電壓始終維持恒定。直流母線5通過(guò)并網(wǎng)雙向逆變器AC/DC 9連接到大電網(wǎng)10。大電網(wǎng)10上設(shè)置有智能電表13，儲(chǔ)能蓄電池7與電池管理系統(tǒng)8與DC/DC變換器15連接，DC/DC變換器15與直流母線5連接，上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)12通過(guò)能量管理控制系統(tǒng)11與直流母線5連接。
[0016]圖1所示的一種微電網(wǎng)能量管理控制系統(tǒng)有四種工作模式，當(dāng)處于白天時(shí)段且光能充足，合上光伏陣列的光伏DC/DC部分和DC/AC整流/逆變單元的繼電器。當(dāng)系統(tǒng)處于白天時(shí)段且光能不充足，合上光伏陣列的光伏DC/DC部分的繼電器，并網(wǎng)雙向逆變器AC/DC9為了維持直流母線電壓平衡運(yùn)行于整流狀態(tài)(吸收電能)。當(dāng)處于夜間時(shí)段，切除DC/AC整流/逆變單元的繼電器，合上儲(chǔ)能蓄電池的DC/DC繼電器向直流母線供能。當(dāng)處于白天時(shí)段，若蓄電池電壓低于設(shè)定值，投入儲(chǔ)能蓄電池7充電，若不低于設(shè)定值則切除儲(chǔ)能蓄電池7。當(dāng)處于夜間時(shí)段，儲(chǔ)能蓄電池7投入運(yùn)行使其為直流母線供電。
[0017]具體的工作過(guò)程如圖2各個(gè)模塊的聯(lián)合工作。以STM32核心(能量管理控制系統(tǒng)11中)主要實(shí)現(xiàn)了 7路數(shù)據(jù)采樣，包括交流電壓、交流電流、直流母線電壓、電池電壓、電池電流、光伏電壓光伏電流，然后將采集到的數(shù)據(jù)打包上傳，根據(jù)上傳的數(shù)據(jù)按照如圖3中STM32流程圖工作，判斷交流電壓和交流電流經(jīng)過(guò)單相并網(wǎng)鎖相環(huán)后之間的相角，相位差為0°并網(wǎng)雙向逆變器AC/DC 9工作于PWM整流，相位相差為180°工作于并網(wǎng)逆變。FPGA (光伏DC/DC部分3和電池管理系統(tǒng)8中)核心實(shí)現(xiàn)了兩路DC/DC控制單元算法(包括:離網(wǎng)狀態(tài)母線穩(wěn)壓控制、光伏MPPT控制、DC/DC降壓狀態(tài)下輸出電壓穩(wěn)壓控制、蓄電池恒壓恒流充放電控制)和繼電器開關(guān)信號(hào)輸出相關(guān)功能。如圖4為FPGA單元N1S2部分DC/DC控制器程序流程圖，根據(jù)上傳的電池和光伏數(shù)據(jù)，完成MPPT、離網(wǎng)狀態(tài)母線穩(wěn)壓、蓄電池恒壓(恒流)充電等功能。STM32和FPGA的聯(lián)合配置使微電網(wǎng)在四種工作模式之間切換，使得工作更加可靠。STM32和FPGA在一個(gè)控制周期內(nèi)嚴(yán)格按照時(shí)序完成對(duì)應(yīng)操作，通過(guò)兩者的緊密配合才能完成整個(gè)控制系統(tǒng)的相應(yīng)功能。
[0018]上位機(jī)軟件通過(guò)讀取下位機(jī)上傳的數(shù)據(jù)、校驗(yàn)、計(jì)算相關(guān)參數(shù)，最后通過(guò)自帶⑶I更新相關(guān)區(qū)域來(lái)顯示輸出。手機(jī)終端App便于用戶在室內(nèi)實(shí)時(shí)接收到系統(tǒng)運(yùn)行的工況信息，方便用戶了解系統(tǒng)的實(shí)時(shí)信息。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種微電網(wǎng)能量管理控制系統(tǒng)，其特征在于，光伏陣列(I)通過(guò)光伏DC/DC部分(3)與直流母線(5)連接，最大功率跟蹤控制裝置(14)與光伏DC/DC部分(3)連接；風(fēng)力發(fā)電裝置(2)通過(guò)風(fēng)力發(fā)電AC/DC部分(4)與直流母線(5)連接；蓄電池(7)和電池管理系統(tǒng)(8)通過(guò)DC/DC變換器(15)與直流母線(5)連接，負(fù)載(6)與直流母線(5)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微電網(wǎng)能量管理控制系統(tǒng)，其特征在于，所述直流母線(5)通過(guò)并網(wǎng)雙向逆變器AC/DC(9)連接到大電網(wǎng)(10)，大電網(wǎng)(10)上設(shè)置有智能電表(13)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微電網(wǎng)能量管理控制系統(tǒng)，其特征在于，上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)(12)通過(guò)能量管理控制系統(tǒng)(11)與直流母線(5)連接。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種微電網(wǎng)能量管理控制系統(tǒng)，光伏陣列通過(guò)光伏DC/DC部分與直流母線連接，最大功率跟蹤控制裝置與光伏DC/DC部分連接；風(fēng)力發(fā)電裝置通過(guò)風(fēng)力發(fā)電AC/DC部分與直流母線連接；蓄電池和電池管理系統(tǒng)通過(guò)DC/DC變換器與直流母線連接，負(fù)載與直流母線連接。本實(shí)用新型利用STM32+FPGA各自控制的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了完美地配合，實(shí)現(xiàn)了微電網(wǎng)能量管理控制系統(tǒng)的各種模式下的各項(xiàng)功能。在實(shí)現(xiàn)光伏并網(wǎng)發(fā)電的同時(shí)還可以將多余的光伏能量?jī)?chǔ)存到蓄電池以供需要時(shí)使用，大大提高光伏發(fā)電自發(fā)自用率。解決因光伏發(fā)電的間歇性對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生的沖擊，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電功率削峰填谷的功能和對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量的綜合治理。
【IPC分類】H02J3-32
【公開號(hào)】CN204376420
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420771047
【發(fā)明人】王歸新, 劉小娟
【申請(qǐng)人】三峽大學(xué)
【公開日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2014年12月9日