一種光儲能量管理實驗系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種光伏儲能系統(tǒng)，特別涉及一種基于NI LabVIEW數(shù)據(jù)采集的光儲能量管理實驗系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，光伏發(fā)電裝機容量不斷增加，其輸出功率波動對電網(wǎng)電能質(zhì)量與穩(wěn)定運行的影響越來越受到關(guān)注。由于光伏發(fā)電輸出功率受光照強度和環(huán)境溫度等因素的影響變化很大，并且光伏出力不能儲存，因此當光伏發(fā)電系統(tǒng)處于離網(wǎng)運行時需要加入儲能設(shè)備對電能進行儲存和調(diào)節(jié)。
[0003]光儲能量管理系統(tǒng)通常采用傳感器對光伏電池和儲能電池的運行參數(shù)進行檢測，并結(jié)合軟件控制系統(tǒng)運行狀態(tài)；采用中央控制器，對光儲系統(tǒng)的各種運行狀態(tài)進行統(tǒng)一管理。然而，現(xiàn)有光儲能量管理系統(tǒng)中儲能裝置的監(jiān)控和維護設(shè)備的響應(yīng)速度和精度不能滿足實際要求。因此，改進儲能裝置的監(jiān)控與維護設(shè)備，制定優(yōu)化的系統(tǒng)工作模式，對提高能量管理系統(tǒng)的可靠運行以及快速響應(yīng)有著重要的現(xiàn)實意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型是針對現(xiàn)有儲能裝置的監(jiān)控和維護設(shè)備響應(yīng)速度和精度不能滿足要求的問題，提出了一種光儲能量管理實驗系統(tǒng)，采集運行數(shù)據(jù)，控制并網(wǎng)、離網(wǎng)切換運行，實現(xiàn)對光伏及儲能系統(tǒng)的能量合理化管理。
[0005]本實用新型的技術(shù)方案為:一種光儲能量管理實驗系統(tǒng)，包括光伏模擬電源、單向DC/DC變流器、雙向DC/DC變流器、并網(wǎng)逆變器和離網(wǎng)逆變器、儲能單元、控制系統(tǒng)，光伏模擬電源模擬在實際的天氣、溫度下光伏電池的出力波動，單向DC/DC變流器接在光伏模擬電源與逆變器之間，單向DC/DC變流器為升壓電路，將光伏輸出電壓升至并網(wǎng)、離網(wǎng)逆變器輸入側(cè)允許范圍，雙向DC/DC變流器一側(cè)與單向DC/DC變流器輸出母線并聯(lián)，另一側(cè)與儲能單元連接，兩個變流器通過切換開關(guān)分別連接并網(wǎng)逆變器和離網(wǎng)逆變器，并網(wǎng)逆變器接市電，離網(wǎng)逆變器接負載，控制系統(tǒng)采集光伏模擬電源、負載、儲能電池的實時數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)后輸出控制信號控制各個變流器工作。
[0006]所述儲能單元選用串聯(lián)的鋰電池。
[0007]所述控制系統(tǒng)內(nèi)選用DAQ數(shù)據(jù)采集板卡采集數(shù)據(jù)，通過PC1-6251數(shù)據(jù)總線，對光伏模擬電源、負載、儲能電池進行在線監(jiān)測。
[0008]本實用新型的有益效果在于:本實用新型光儲能量管理實驗系統(tǒng)，通過分析NIPCI雙向I/O接口板卡采集到的數(shù)據(jù)，對光伏發(fā)電系統(tǒng)的離網(wǎng)運行以及儲能單元的充放電進行控制，對系統(tǒng)能量進行優(yōu)化管理，提高系統(tǒng)整體工作效率以及安全性。同時，通過應(yīng)用高精度NI控制器以及LabVIEW的數(shù)據(jù)流，提高系統(tǒng)的快速響應(yīng)性能，延長儲能裝置壽命。
【附圖說明】
[0009]圖1為本實用新型光儲能量管理實驗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖2為本實用新型系統(tǒng)控制及通信結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0011]如圖1所示光儲能量管理實驗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，其中光伏模擬電源模擬在實際的天氣、溫度下光伏電池的出力波動；系統(tǒng)儲能單元為儲能電池，選用鋰電池，能夠減小儲能裝置體積并提高系統(tǒng)效率；單向DC/DC變流器接在光伏模擬電源與逆變器之間，單向DC/DC變流器為升壓電路，將光伏輸出電壓升至并網(wǎng)、離網(wǎng)逆變器輸入側(cè)允許范圍，同時對光伏輸出波動具有一定平滑性，單向DC/DC輸出側(cè)可由斷路器選擇性接入并網(wǎng)、離網(wǎng)逆變器，實現(xiàn)系統(tǒng)并網(wǎng)、離網(wǎng)運行；雙向DC/DC變流器可對直流母線側(cè)和鋰電池側(cè)的能量雙向流動進行控制，雙向DC/DC變流器一側(cè)與單向DC/DC變流器輸出母線并聯(lián)，另一側(cè)與串聯(lián)的鋰電池組連接。兩個變流器通過切換開關(guān)分別連接并網(wǎng)逆變器和離網(wǎng)逆變器，并網(wǎng)逆變器接市電，離網(wǎng)逆變器接負載。系統(tǒng)通過切換各個變流器的工作模式，實現(xiàn)系統(tǒng)在多個狀態(tài)下運行。
[0012]控制系統(tǒng)采集光伏模擬電源、負載、儲能電池的實時數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)后輸出控制信號控制各個變流器工作。
[0013]所述的光伏模擬電源輸出電壓為DC 40~48V ;鋰電池組額定電壓為DC 51.2V，總過充電壓為DC 60.8V，總過放電壓為DC 16.5V。
[0014]所述的單向DC/DC變流器輸入電壓為DC 40~48V，輸出電壓為DC 280-300V ;雙向DC/DC的Boost模式輸出電壓為DC 285-300V, Buck模式輸出電壓為DC 45-50V ;離網(wǎng)逆變器輸入電壓為DC 300±10V，輸出電壓為AC 210~230V，額定功率為2kW;并網(wǎng)逆變器輸入電壓為DC 300±10V，輸出電壓為AC 220±5V，額定功率為2kW。
[0015]所述的負載為電阻器負載，額定功率為600W，額定電壓為DC 300Vo
[0016]如圖2所示系統(tǒng)控制及通信結(jié)構(gòu)示意圖，能量管理系統(tǒng)通過NI DAQ數(shù)據(jù)采集卡和PC1-6251數(shù)據(jù)總線，對實驗平臺中光伏模擬電源出力、負荷功率、儲能電池端電壓等參量進行在線監(jiān)測，同時由LabVIEW程序控制系統(tǒng)的工作模式切換，實現(xiàn)系統(tǒng)的高效能量管理。本實例提供的DAQ數(shù)據(jù)采集板卡可實現(xiàn)光伏儲能系統(tǒng)的動態(tài)實時數(shù)據(jù)采集任務(wù)。通過調(diào)用、配置底層DAQmx，實現(xiàn)對光儲能量管理實驗系統(tǒng)中的光伏出力、直流母線電壓、儲能電池端電壓等參量的監(jiān)測。
[0017]所述的DAQ數(shù)據(jù)采集板卡為NI公司Μ系列板卡，以16位PC1-6251為總線，具有16路單端模擬量輸入通道，采樣率為1.25MS/s，以及24路雙向數(shù)字I/O通道，最大時鐘速率達10MHz，可輸出多通道數(shù)字量，實現(xiàn)對各變流器接口開關(guān)狀態(tài)的電氣控制。
[0018]LabVIEW PC控制程序?qū)崿F(xiàn)人機交互界面，其中數(shù)據(jù)采集卡可實現(xiàn)輸出數(shù)字量及對夕卜部模擬量的采集，LabVIEW控制程序可實現(xiàn)對外部模擬信號的處理及分析，產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)字量信號，用于對外部各節(jié)點的低壓繼電器進行通斷控制，而繼電器用于對高壓斷路器進行電氣隔離，從而實現(xiàn)控制光伏儲能系統(tǒng)運行在各工作狀態(tài)。
【主權(quán)項】
1.一種光儲能量管理實驗系統(tǒng)，其特征在于，包括光伏模擬電源、單向DC/DC變流器、雙向DC/DC變流器、并網(wǎng)逆變器和離網(wǎng)逆變器、儲能單元、控制系統(tǒng)，光伏模擬電源模擬在實際的天氣、溫度下光伏電池的出力波動，單向DC/DC變流器接在光伏模擬電源與逆變器之間，單向DC/DC變流器為升壓電路，將光伏輸出電壓升至并網(wǎng)、離網(wǎng)逆變器輸入側(cè)允許范圍，雙向DC/DC變流器一側(cè)與單向DC/DC變流器輸出母線并聯(lián)，另一側(cè)與儲能單元連接，兩個變流器通過切換開關(guān)分別連接并網(wǎng)逆變器和離網(wǎng)逆變器，并網(wǎng)逆變器接市電，離網(wǎng)逆變器接負載，控制系統(tǒng)采集光伏模擬電源、負載、儲能電池的實時數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)后輸出控制信號控制各個變流器工作。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述光儲能量管理實驗系統(tǒng)，其特征在于，所述儲能單元選用串聯(lián)的鋰電池。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述光儲能量管理實驗系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)內(nèi)選用DAQ數(shù)據(jù)采集板卡采集數(shù)據(jù)，通過PC1-6251數(shù)據(jù)總線，對光伏模擬電源、負載、儲能電池進行在線監(jiān)測。
【專利摘要】本實用新型涉及一種光儲能量管理實驗系統(tǒng)，光伏模擬電源模擬在實際的天氣、溫度下光伏電池的出力波動，單向DC/DC變流器接在光伏模擬電源與逆變器之間，單向DC/DC變流器為升壓電路，將光伏輸出電壓升至并網(wǎng)、離網(wǎng)逆變器輸入側(cè)允許范圍，雙向DC/DC變流器一側(cè)與單向DC/DC變流器輸出母線并聯(lián)，另一側(cè)與儲能單元連接，兩個變流器通過切換開關(guān)分別連接并網(wǎng)逆變器和離網(wǎng)逆變器，并網(wǎng)逆變器接市電，離網(wǎng)逆變器接負載，控制系統(tǒng)采集光伏模擬電源、負載、儲能電池的實時數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)后輸出控制信號控制各變流器工作?？刂撇⒕W(wǎng)、離網(wǎng)切換運行，實現(xiàn)對光伏及儲能系統(tǒng)的能量合理化管理。提高系統(tǒng)的快速響應(yīng)性能，延長儲能裝置壽命。
【IPC分類】H02J3/38
【公開號】CN204992614
【申請?zhí)枴緾N201520740074
【發(fā)明人】王育飛, 薛花, 趙東
【申請人】上海電力學(xué)院
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年9月23日