共直流母線型分布式光伏儲能集成供電系統(tǒng)及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種集成供電系統(tǒng)及其控制方法，尤其涉及一種將多個(gè)分布式光伏和儲能設(shè)備利用共直流母線方式進(jìn)行集中式供電、管理的系統(tǒng)及其控制方法，屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]近些年，隨著國家制定了大量新能源發(fā)展的激勵(lì)政策，國內(nèi)的新能源發(fā)電得以快速發(fā)展；同時(shí)，伴隨著今后土地資源的日益緊缺和價(jià)格上漲，國內(nèi)光伏發(fā)電發(fā)展將以充分利用閑置屋頂和分散土地資源的分布式光伏發(fā)電為主。但是，隨著分布式光伏的快速發(fā)展，高滲透率分布式光伏直接接入將給配電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定、電能質(zhì)量及運(yùn)行控制帶來一些問題，利用儲能系統(tǒng)可以有效解決這一系列問題，因此分布式光伏和儲能結(jié)合應(yīng)用是一種趨勢和解決方案。
[0003]目前，儲能和光伏集成應(yīng)用模式主要采用共交流母線方式，各路光伏和儲能直接和電網(wǎng)耦合，多個(gè)交流并網(wǎng)裝置之間的協(xié)調(diào)控制較復(fù)雜，成本較高，僅適合于大型并網(wǎng)光伏電站應(yīng)用。此外，光伏與儲能直接交流匯集的方式存在抗干擾能力不足的問題，發(fā)電并網(wǎng)對電網(wǎng)電能質(zhì)量也具有一定的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種控制靈活、穩(wěn)定性和可靠性高的共直流母線型分布式光伏儲能集成供電系統(tǒng)及控制方法。本發(fā)明供電系統(tǒng)可以在并網(wǎng)/離網(wǎng)雙模式下運(yùn)行，其不僅可以實(shí)現(xiàn)光伏的MPPT控制，還可以適應(yīng)不同類型的儲能，充分發(fā)揮儲能的調(diào)節(jié)范圍，優(yōu)化儲能的充放電控制，提高能量的利用率，實(shí)現(xiàn)輸出功率實(shí)時(shí)可控，減少多輸入光伏與多類型儲能聯(lián)合出力時(shí)的功率調(diào)節(jié)響應(yīng)時(shí)間。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
一種共直流母線型分布式光伏儲能集成供電系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含有多個(gè)分布式光伏電板和多個(gè)儲能單元，所述分布式光伏電板和儲能單元分別經(jīng)DC/DC電路后并入直流母線上，所述直流母線經(jīng)DC/AC電路后接入交流母線。
[0006]本發(fā)明一種共直流母線型分布式光伏儲能集成供電系統(tǒng)，所述DC/DC電路包含有兩個(gè)IGBT器件和一個(gè)濾波電感，所述分布式光伏電板或儲能單元的正負(fù)極之間連接有輸入電容，且所述分布式光伏電板或儲能單元的正負(fù)極的一端經(jīng)濾波電感接入第一 IGBT器件的發(fā)射極和第二 IGBT器件的集電極，所述第一 IGBT器件的集電極和第二 IGBT器件的發(fā)射極分別連接至直流母線的正負(fù)極上。
[0007]本發(fā)明一種共直流母線型分布式光伏儲能集成供電系統(tǒng)，所述DC/AC為IGBT逆變器，直流母線的正負(fù)極之間設(shè)置有濾波電容，所述直流母線的正負(fù)極接入IGBT逆變器的輸入端，所述IGBT逆變器的輸出端經(jīng)由電感和電容構(gòu)成的LC濾波電路后連接至交流母線上。
[0008]本發(fā)明一種共直流母線型分布式光伏儲能集成供電系統(tǒng)，所述儲能單元為鉛酸電池、鋰電池或超級電容中的一種或多種。
[0009]—種共直流母線型分布式光伏儲能集成控制方法，所述控制方法為，當(dāng)系統(tǒng)處于離網(wǎng)模式時(shí)，即電網(wǎng)失電情況下，采取定電壓和定頻率控制策略，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立供電，為負(fù)荷提供電壓和頻率支撐；此時(shí)，通過采樣電路獲取三相電壓Uabc和實(shí)時(shí)頻率F，三相電壓Uabc經(jīng)過3/2變換后得到Us，Uref為指令電壓，Us、Uref經(jīng)PI調(diào)節(jié)器輸出幅值量，F(xiàn)ref為指令頻率，F(xiàn)ref、F經(jīng)PI調(diào)節(jié)器輸出相位量，幅值量、相位量通過電壓空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)得到驅(qū)動(dòng)信號，該驅(qū)動(dòng)信號控制DC/AC電路中IGBT開關(guān)動(dòng)作。
[0010]本發(fā)明一種共直流母線型分布式光伏儲能集成控制方法，當(dāng)系統(tǒng)處于并網(wǎng)模式時(shí)，進(jìn)行有功無功控制策略，采用功率外環(huán)與電流內(nèi)環(huán)相結(jié)合的雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明創(chuàng)新地設(shè)計(jì)了共直流母線型多輸入變換裝置拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)光伏與儲能一體化接入直流母線中，提高系統(tǒng)運(yùn)行可靠性；針對分布式光伏與儲能系統(tǒng)交流匯集的方式存在的抗干擾能力不足與影響電能質(zhì)量等問題，采用分布式光伏與儲能在直流側(cè)匯集的方式，可將分布式光伏的波動(dòng)性在直流側(cè)通過儲能進(jìn)行平抑，將波動(dòng)率限制在5%以內(nèi)，減少了分布式發(fā)電并網(wǎng)對電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響。實(shí)現(xiàn)輸出功率實(shí)時(shí)可控，減少多輸入光伏與多類型儲能聯(lián)合出力時(shí)的功率調(diào)節(jié)響應(yīng)時(shí)間。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明一種共直流母線型分布式光伏儲能集成供電系統(tǒng)的電路框圖。
[0013]圖2為本發(fā)明一種共直流母線型分布式光伏儲能集成供電系統(tǒng)的電路圖。
[0014]圖3為本發(fā)明一種共直流母線型分布式光伏儲能集成供電系統(tǒng)的電壓頻率控制框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]參見圖1和圖2，本發(fā)明涉及的一種共直流母線型分布式光伏儲能集成供電系統(tǒng)及控制方法，所述系統(tǒng)包含有多個(gè)分布式光伏電板和多個(gè)儲能單元，所述分布式光伏電板和儲能單元分別經(jīng)DC/DC電路后并入直流母線上，所述直流母線經(jīng)DC/AC電路后接入交流母線；
具體的講，所述DC/DC電路包含有兩個(gè)IGBT器件和一個(gè)濾波電感，所述分布式光伏電板或儲能單元的正負(fù)極之間連接有輸入電容，且所述分布式光伏電板或儲能單元的正負(fù)極的一端經(jīng)濾波電感接入第一 IGBT器件的發(fā)射極和第二 IGBT器件的集電極，所述第一 IGBT器件的集電極和第二 IGBT器件的發(fā)射極分別連接至直流母線的正負(fù)極上；
所述DC/AC為IGBT逆變器，直流母線的正負(fù)極之間設(shè)置有濾波電容，所述直流母線的正負(fù)極接入IGBT逆變器的輸入端，所述IGBT逆變器的輸出端經(jīng)由電感和電容構(gòu)成的LC濾波電路后連接至交流母線上，所述交流母線連接至電網(wǎng)；
具體的講，所述儲能單元為鉛酸電池、鋰電池、超級電容等；
一種共直流母線型分布式光伏儲能集成控制方法，所述控制方法為:
當(dāng)系統(tǒng)處于并網(wǎng)模式時(shí)，進(jìn)行有功無功控制策略，采用功率外環(huán)與電流內(nèi)環(huán)相結(jié)合的雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)；并網(wǎng)情況下，系統(tǒng)輸出功率可控，有效解決了分布式光伏波動(dòng)性造成的潮流、電壓穩(wěn)定性問題，實(shí)現(xiàn)高滲透分布式光伏友好接入電網(wǎng)。
[0016]如圖3，當(dāng)系統(tǒng)處于離網(wǎng)模式時(shí)，即電網(wǎng)失電情況下，采取定電壓和定頻率控制策略，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立供電，為負(fù)荷提供電壓和頻率支撐；此時(shí)，通過采樣電路獲取三相電壓Uabc和實(shí)時(shí)頻率F，三相電壓Uabc經(jīng)過3/2變換后得到Us，Uref為指令電壓，Us、Uref經(jīng)PI調(diào)節(jié)器輸出幅值量，F(xiàn)ref為指令頻率，F(xiàn)ref、F經(jīng)PI調(diào)節(jié)器輸出相位量，幅值量、相位量通過電壓空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)得到驅(qū)動(dòng)信號，該驅(qū)動(dòng)信號控制DC/AC電路中IGBT開關(guān)動(dòng)作；從而實(shí)現(xiàn)定電壓和定頻率控制策略，實(shí)現(xiàn)了獨(dú)立供電。
[0017]另外:需要注意的是，上述【具體實(shí)施方式】僅為本專利的一個(gè)優(yōu)化方案，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)上述構(gòu)思所做的任何改動(dòng)或改進(jìn)，均在本專利的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種共直流母線型分布式光伏儲能集成供電系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)包含有多個(gè)分布式光伏電板和多個(gè)儲能單元，所述分布式光伏電板和儲能單元分別經(jīng)DC/DC電路后并入直流母線上，所述直流母線經(jīng)DC/AC電路后接入交流母線。2.如權(quán)利要求1所述一種共直流母線型分布式光伏儲能集成供電系統(tǒng)，其特征在于:所述DC/DC電路包含有兩個(gè)IGBT器件和一個(gè)濾波電感，所述分布式光伏電板或儲能單元的正負(fù)極之間連接有輸入電容，且所述分布式光伏電板或儲能單元的正負(fù)極的一端經(jīng)濾波電感接入第一 IGBT器件的發(fā)射極和第二 IGBT器件的集電極，所述第一 IGBT器件的集電極和第二 IGBT器件的發(fā)射極分別連接至直流母線的正負(fù)極上。3.如權(quán)利要求1所述一種共直流母線型分布式光伏儲能集成供電系統(tǒng)，其特征在于:所述DC/AC為IGBT逆變器，直流母線的正負(fù)極之間設(shè)置有濾波電容，所述直流母線的正負(fù)極接入IGBT逆變器的輸入端，所述IGBT逆變器的輸出端經(jīng)由電感和電容構(gòu)成的LC濾波電路后連接至交流母線上。4.如權(quán)利要求1所述一種共直流母線型分布式光伏儲能集成供電系統(tǒng)，其特征在于:所述儲能單元為鉛酸電池、鋰電池或超級電容中的一種或多種。5.一種共直流母線型分布式光伏儲能集成控制方法，其特征在于:所述控制方法為，當(dāng)系統(tǒng)處于離網(wǎng)模式時(shí)，即電網(wǎng)失電情況下，采取定電壓和定頻率控制策略，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立供電，為負(fù)荷提供電壓和頻率支撐；此時(shí)，通過采樣電路獲取三相電壓Uabc和實(shí)時(shí)頻率F，三相電壓Uabc經(jīng)過3/2變換后得到Us，Uref為指令電壓，Us、Uref經(jīng)PI調(diào)節(jié)器輸出幅值量，F(xiàn)ref為指令頻率，F(xiàn)ref、F經(jīng)PI調(diào)節(jié)器輸出相位量，幅值量、相位量通過電壓空間矢量脈寬調(diào)制得到驅(qū)動(dòng)信號，該驅(qū)動(dòng)信號控制DC/AC電路中IGBT開關(guān)動(dòng)作。6.如權(quán)利要求5所述一種共直流母線型分布式光伏儲能集成控制方法，其特征在于:當(dāng)系統(tǒng)處于并網(wǎng)模式時(shí)，進(jìn)行有功無功控制策略，采用功率外環(huán)與電流內(nèi)環(huán)相結(jié)合的雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種共直流母線型分布式光伏儲能集成供電系統(tǒng)及控制方法，所述系統(tǒng)包含有多個(gè)分布式光伏電板和多個(gè)儲能單元，分布式光伏電板和儲能單元分別經(jīng)DC/DC電路后并入直流母線上，直流母線經(jīng)DC/AC電路后接入交流母線；當(dāng)系統(tǒng)處于并網(wǎng)模式時(shí)，采用功率外環(huán)與電流內(nèi)環(huán)相結(jié)合的雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)；當(dāng)系統(tǒng)在電網(wǎng)失電情況下處于離網(wǎng)模式時(shí)，采取定電壓和定頻率控制策略，可實(shí)現(xiàn)獨(dú)立供電，為負(fù)荷提供電壓和頻率支撐。本發(fā)明涉及一種共直流母線型分布式光伏儲能集成供電系統(tǒng)及控制方法，控制靈活、穩(wěn)定性和可靠性高，可實(shí)現(xiàn)輸出功率實(shí)時(shí)可控，減少多輸入光伏與多類型儲能聯(lián)合出力時(shí)的功率調(diào)節(jié)響應(yīng)時(shí)間。
【IPC分類】H02J1/12, H02J1/14, H02J3/38
【公開號】CN105406512
【申請?zhí)枴緾N201510986488
【發(fā)明人】張建興
【申請人】江蘇方程電力科技有限公司, 江蘇方程新能源科技有限公司
【公開日】2016年3月16日
【申請日】2015年12月26日