基于滑動(dòng)平均濾波的多儲(chǔ)能型太陽(yáng)能充電站的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及多儲(chǔ)能型太陽(yáng)能直流充電站系統(tǒng)，尤其涉及一種基于滑動(dòng)平均濾波的多儲(chǔ)能型太陽(yáng)能充電站。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽(yáng)能作為國(guó)家重點(diǎn)支持的可再生能源，具有清潔，分布范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，只要有光照的地方，均可建設(shè)光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行供電，有著礦物能源不可比擬的優(yōu)越性，是最綠色、最環(huán)保也是目前最值得推廣應(yīng)用的。
[0003]隨著電動(dòng)汽車的普及和保有量的增加，電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為當(dāng)前我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展新的增長(zhǎng)點(diǎn)。雖然說(shuō)電動(dòng)汽車是清潔環(huán)保的，但實(shí)際只是轉(zhuǎn)移了污染，其所用的電還是通過大型火電廠的燒煤得到的，實(shí)際只是轉(zhuǎn)移了污染，而太陽(yáng)能才是真正的清潔無(wú)污染能源。兩者的真正結(jié)合必將推動(dòng)了電動(dòng)汽車充電站與儲(chǔ)能電站的建設(shè)。
[0004]直流微電網(wǎng)是將多個(gè)分布式電源通過DC/DC直流變換器并聯(lián)在一起，形成直流母線。直流微電網(wǎng)能夠整合不同的新能源，尤其是太陽(yáng)能，極好地適應(yīng)了新能源的自然分布結(jié)構(gòu)與分散的電力負(fù)荷需求，相比建造和升級(jí)傳統(tǒng)集中式大電網(wǎng)所需的投資要小很多。為了保證直流微電網(wǎng)的供電穩(wěn)定和供電質(zhì)量，以及供電壽命，需保證直流母線電壓的穩(wěn)定，以及合理分配直流微電網(wǎng)中各儲(chǔ)能單元之間的能量分配，因此找到一種能夠快速有效地維穩(wěn)直流母線電壓以及合理分配儲(chǔ)能能量的方法非常重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種基于滑動(dòng)平均濾波的多儲(chǔ)能型太陽(yáng)能充電站，其克服了【背景技術(shù)】中所述的現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0007]基于滑動(dòng)平均濾波的多儲(chǔ)能型太陽(yáng)能充電站，包括一直流母線、光伏發(fā)電單元、儲(chǔ)能單元、電容器、能量管理單元和充電負(fù)載，所述光伏發(fā)電單元通過第一單向DC/DC變換器連接于直流母線，所述儲(chǔ)能單元和電容器分別通過第一雙向DC/DC變換器和第二雙向DC/DC變換器連接于直流母線，所述充電負(fù)載通過第二單向DC/DC變換器連接于直流母線，所述能量管理單元包括主控模塊和設(shè)于該充電站系統(tǒng)的各單元中并對(duì)各單元的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的運(yùn)行監(jiān)測(cè)模塊，所述運(yùn)行監(jiān)測(cè)模塊與主控模塊通信連接并能將其采集、分析獲得的數(shù)據(jù)上傳至主控模塊，所述主控模塊根據(jù)該數(shù)據(jù)控制所述光伏發(fā)電單元、儲(chǔ)能單元、電容器按照設(shè)定的供電邏輯運(yùn)行并保持母線電壓的穩(wěn)定；
[0008]所述儲(chǔ)能單元與電容器之間通過滑動(dòng)平均濾波法進(jìn)行協(xié)調(diào)分配各自的儲(chǔ)能負(fù)荷，以保持直流母線電壓的穩(wěn)定，設(shè)具有長(zhǎng)度可調(diào)節(jié)的滑動(dòng)平均濾波窗口 T，通過調(diào)節(jié)濾波窗口T的大小來(lái)調(diào)節(jié)滑動(dòng)平均濾波的濾波效果；設(shè)直流母線上的負(fù)荷功率為PO，PO通過滑動(dòng)平均濾波后得到的儲(chǔ)能單元的功率給定值為Pb，則電容器的功率給定值為Ps = PO-Pb ;
[0009]當(dāng)獲得電容器的儲(chǔ)能負(fù)荷W大于設(shè)定值Wl時(shí)，認(rèn)為電容器的儲(chǔ)能負(fù)荷偏高，此時(shí)，若儲(chǔ)能單元處于放電狀態(tài)時(shí)，則增大濾波窗口 T，若儲(chǔ)能單元處于充電狀態(tài)時(shí)，則減小濾波窗口 T;
[0010]當(dāng)獲得電容器的儲(chǔ)能負(fù)荷W小于設(shè)定值WO時(shí)，認(rèn)為電容器的儲(chǔ)能負(fù)荷偏低，此時(shí)，若儲(chǔ)能單元處于放電狀態(tài)時(shí)，則減小濾波窗口 T ;若儲(chǔ)能單元處于充電狀態(tài)時(shí)，則增大濾波窗口 T;
[0011]當(dāng)獲得電容器的儲(chǔ)能負(fù)荷W大于設(shè)定值WO且小于設(shè)定值Wl時(shí)，認(rèn)為電容器和儲(chǔ)能單元的儲(chǔ)能負(fù)荷配比合理，保持濾波窗口 T不變。
[0012]—實(shí)施例之中:儲(chǔ)能單元負(fù)荷的標(biāo)準(zhǔn)值Pb = IcAtP1，式中:Pb為儲(chǔ)能單元的功率給定值，k為補(bǔ)償系數(shù)，AtP1為濾波窗口 T的滑動(dòng)平均函數(shù)；
[0013]當(dāng)獲得電容器的儲(chǔ)能負(fù)荷W大于設(shè)定值Wl時(shí)，認(rèn)為電容器的儲(chǔ)能負(fù)荷偏高，此時(shí)，若儲(chǔ)能單元處于放電狀態(tài)時(shí)，則降低儲(chǔ)能單元的功率給定值，即減小補(bǔ)償系數(shù)K，若儲(chǔ)能單元處于充電狀態(tài)時(shí)，則應(yīng)增大儲(chǔ)能單元的功率給定值，即增大補(bǔ)償系數(shù)k ;
[0014]當(dāng)獲得電容器的儲(chǔ)能負(fù)荷W小于設(shè)定值WO時(shí)，認(rèn)為電容器的儲(chǔ)能負(fù)荷偏低，此時(shí)，若儲(chǔ)能單元處于放電狀態(tài)時(shí)，則增大儲(chǔ)能單元的功率給定值，即增大補(bǔ)償系數(shù)K，若儲(chǔ)能單元處于充電狀態(tài)時(shí)，則應(yīng)減小儲(chǔ)能單元的功率給定值，即減小補(bǔ)償系數(shù)k ；
[0015]當(dāng)獲得電容器的儲(chǔ)能負(fù)荷W大于設(shè)定值WO且小于設(shè)定值Wl時(shí)，則保持補(bǔ)償系數(shù)k不變。
[0016]通過補(bǔ)償系數(shù)k和濾波窗口 T的配合調(diào)整，實(shí)現(xiàn)直流母線上的負(fù)荷功率PO在儲(chǔ)能單元和電容器之間的合理分配。
[0017]一實(shí)施例之中:所述儲(chǔ)能單元為蓄電池。
[0018]—實(shí)施例之中:所述第一單向DC/DC變換器設(shè)有MPPT控制器。
[0019]—實(shí)施例之中:所述充電負(fù)載包括電動(dòng)汽車。
[0020]本技術(shù)方案與【背景技術(shù)】相比，它具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0021]1、本發(fā)明將直流母線上的負(fù)荷功率PO通過滑動(dòng)平均濾波法分為平滑部分作為儲(chǔ)能單元的功率給定值Pb和波動(dòng)高頻部分作為電容器的功率給定值Ps，由于儲(chǔ)能單元的負(fù)荷進(jìn)出功率變化緩慢，因此承擔(dān)該平滑部分，電容器則承擔(dān)該波動(dòng)高頻部分，通過調(diào)節(jié)該滑動(dòng)平均濾波的濾波窗口 T來(lái)調(diào)節(jié)Pb和Ps之間配比，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能負(fù)荷在電容器和儲(chǔ)能單元之間的科學(xué)合理分配，維持直流母線電壓的穩(wěn)定，保證該充電站的供電質(zhì)量以及延長(zhǎng)儲(chǔ)能單元的使用壽命。
[0022]2、通過結(jié)合調(diào)節(jié)儲(chǔ)能單元的補(bǔ)償系數(shù)，進(jìn)一步快速準(zhǔn)確地對(duì)電容器和儲(chǔ)能單元之間的儲(chǔ)能負(fù)荷進(jìn)行合理分配，維持直流母線電壓的穩(wěn)定，保證該充電站系統(tǒng)的供電質(zhì)量以及延長(zhǎng)儲(chǔ)能單元的使用壽命。
【附圖說(shuō)明】
[0023]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0024]圖1繪示了本發(fā)明所述的太陽(yáng)能充電站的控制系統(tǒng)框圖。
[0025]圖2繪示了本發(fā)明所述的太陽(yáng)能充電站的電路連接框圖。
[0026]圖3繪示了本發(fā)明所述的基于滑動(dòng)平均濾波后儲(chǔ)能負(fù)荷的能量流向圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]請(qǐng)查閱圖1和圖2，基于滑動(dòng)平均濾波的多儲(chǔ)能型太陽(yáng)能充電站，它包括一直流母線10、光伏發(fā)電單元20、儲(chǔ)能單元30、電容器40、能量管理單元50和充電負(fù)載60，光伏發(fā)電單元20通過第一單向DC/DC變換器I連接于直流母線10，儲(chǔ)能單元30和電容器40分別通過第一雙向DC/DC變換器2和第二雙向DC/DC變換器3連接于直流母線10，充電負(fù)載60通過第二單向DC/DC變換器4連接于直流母線10，能量管理單元50包括主控模塊和設(shè)于該充電站系統(tǒng)的各單元中并對(duì)各單元的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的運(yùn)行監(jiān)測(cè)模塊，運(yùn)行監(jiān)測(cè)模塊與主控模塊通信連接并能將其采集、分析獲得的數(shù)據(jù)上傳至主控模塊，所述主控模塊根據(jù)該數(shù)據(jù)控制所述光伏發(fā)電單元20、儲(chǔ)能單元30、電容器40按照設(shè)定的供電邏輯運(yùn)行并保持直流母線電壓的穩(wěn)定。
[0028]本實(shí)施例中，所述儲(chǔ)能單元30為蓄電池。所述電容器40為超級(jí)電容器。所述充電負(fù)載60包括電動(dòng)汽車。
[0029]該光伏發(fā)電單元10可以固定在屋頂、車棚和地面等。該光伏發(fā)電單元10包括太陽(yáng)能電池板，太陽(yáng)能電池板鋪設(shè)角度選擇朝南方向向下傾斜一定角度，傾斜角度一般在10-30度，具體角度可參照當(dāng)?shù)氐默|度確定，因地制宜。太陽(yáng)能電池板可選擇多晶硅、單晶硅、非晶硅、各種薄膜、有機(jī)、染料敏化、鈣鈦礦、三五族、聚光型等類型。
[0030]該第一單向DC/DC變換器I設(shè)有MPPT控制器。通過MPPT控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電單元最大功率工作點(diǎn)的鉗位，能夠有效提高光伏發(fā)電單元20的能源轉(zhuǎn)換效率。
[0031 ] 該第一雙向DC/DC變換器2和第二雙向DC/DC變換器3是雙向Buck-Boost直流變換電路，是電流可反向的兩象限直流變換器，儲(chǔ)能單元30與電容器40之間可通過直流母線10雙向流動(dòng)。
[0032]光伏發(fā)電單元20發(fā)出的電能具有隨機(jī)性和間歇性的特點(diǎn)，這種特點(diǎn)對(duì)于直流負(fù)載充電安全、穩(wěn)定性、電能質(zhì)量等多方面造成沖擊和影響。如果采用儲(chǔ)能單元30和電容器40相結(jié)合，即本實(shí)施例中采用蓄電池和超級(jí)電容器相結(jié)合的方式，而不是單一的蓄電池作為儲(chǔ)能裝置，這樣能夠使直流母線10的輸出功率更加平穩(wěn)，降低對(duì)直流充電負(fù)載60的沖擊，是抑制間歇性電源發(fā)電功率間歇性和隨機(jī)性的有效手段。其中超級(jí)電容發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，可以大幅度提高蓄電池和超級(jí)電容器的峰值功率輸出和輸入能力，降低