專利名稱：一種并網(wǎng)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及太陽能光伏技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種并網(wǎng)控制裝置。
背景技術(shù)：
太陽能發(fā)電分為光熱發(fā)電和光伏發(fā)電。通常說的太陽能發(fā)電指的是太陽能光伏發(fā)電，簡稱“光電”。光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)。這種技術(shù)的關(guān)鍵元件是太陽能電池。太陽能電池經(jīng)過串聯(lián)后進行封裝保護可形成大面積的太陽電池組件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏發(fā)電裝置。理論上講，光伏發(fā)電技術(shù)可以用于任何需要電源的場合，上至航天器，下至家用電源，大到兆瓦級電站，小到玩具，光伏電源無處不在。太陽能光伏發(fā)電的最基本元件是太陽能電池(片)，有單晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜電池等。其中，單晶和多晶電池用量最大，非晶電池用于一些小系統(tǒng)和計算器輔助電源等。中國國產(chǎn)晶體硅電池效率在10至13%左右，國際上同類產(chǎn)品效率約12至14%。由一個或多個太陽能電池片組成的太陽能電池板稱為光伏組件。光伏發(fā)電產(chǎn)品主要用于三大方面:一是為無電場合提供電源；二是太陽能日用電子產(chǎn)品，如各類太陽能充電器、太陽能路燈和太陽能草地各種燈具等；三是并網(wǎng)發(fā)電，這在發(fā)達(dá)國家已經(jīng)大面積推廣實施。據(jù)預(yù)測，太陽能光伏發(fā)電在21世紀(jì)會占據(jù)世界能源消費的重要席位，不但要替代部分常規(guī)能源，而且將成為世界能源供應(yīng)的主體。預(yù)計到2030年，可再生能源在總能源結(jié)構(gòu)中將占到30%以上，而太陽能光伏發(fā)電在世界總電力供應(yīng)中的占比也將達(dá)到10%以上；到2040年，可再生能源將占總能耗的50%以上，太陽能光伏發(fā)電將占總電力的20%以上；到21世紀(jì)末，可再生能源在能源結(jié)構(gòu)中將占到80%以上，太陽能發(fā)電將占到60%以上。這些數(shù)字足以顯示出太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景及其在能源領(lǐng)域重要的戰(zhàn)略地位。伴隨著光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)發(fā)電是現(xiàn)在的發(fā)展趨勢。但是光伏發(fā)電能量密度低、穩(wěn)定性差和調(diào)節(jié)能力差，因此如何解決光伏并網(wǎng)發(fā)電控制問題成為目前的研究熱點。解決光伏發(fā)電控制問題的關(guān)鍵在于如何準(zhǔn)確快速地預(yù)測光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的輸出功率，目前的技術(shù)方案主要是針對大中型光伏電站，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和簡單的日模型預(yù)測光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的輸出功率，這種方案運算量非常大，難以實現(xiàn)。

實用新型內(nèi)容本實用新型提供一種并網(wǎng)控制裝置，能夠大大減少功率預(yù)測的計算量，并且使得功率預(yù)測值更為準(zhǔn)確。一種并網(wǎng)控制裝置，包括控制電路、信號檢測電路、通信電路、并網(wǎng)電路和驅(qū)動電路，所述信號檢測電路、通信電路、并網(wǎng)電路和驅(qū)動電路分別與控制電路連接。優(yōu)選地，所述控制電路進一步包括主處理芯片，所述主處理芯片的型號是現(xiàn)場可編程邏輯器件XC5VLX110T。優(yōu)選地，所述信號檢測電路進一步包括傳感器、前端調(diào)理電路、模擬開關(guān)和模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，所述傳感器與所述前端調(diào)理電路連接，所述前端調(diào)理電路通過所述模擬開關(guān)與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片連接。優(yōu)選地，所述通信電路進一步包括物理層網(wǎng)絡(luò)芯片，所述物理層網(wǎng)絡(luò)芯片與控制電路連接。優(yōu)選地，所述并網(wǎng)電路進一步包括三個雙向晶閘管和光耦隔離器，所述三個雙向晶閘管通過光耦隔離器與控制電路連接。優(yōu)選地，所述驅(qū)動電路包括驅(qū)動芯片和光耦隔離器，所述驅(qū)動芯片通過通過光耦隔離器與控制電路連接。采用了本實用新型的技術(shù)方案，由于將在FPGA上實現(xiàn)的基于卡爾曼濾波與演化建模結(jié)合的氣候預(yù)測方法的氣候預(yù)測結(jié)果作為輸入，大大減少了功率預(yù)測的計算量，而且充分考慮了氣象因素及系統(tǒng)當(dāng)前的運行效率，從而使得功率預(yù)測值更為準(zhǔn)確。本實用新型的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本實用新型而了解。本實用新型的目的和其他優(yōu)點可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術(shù)方案做進一步的詳細(xì)描述。

附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本實用新型的實施例一起用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的限制。在附圖中:圖1為本實用新型實施例中并網(wǎng)控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的優(yōu)選實施例進行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。圖1為本實用新型實施例中并網(wǎng)控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所述該并網(wǎng)控制裝置包括控制電路101、信號檢測電路102、通信電路103、并網(wǎng)電路104和驅(qū)動電路105，所述信號檢測電路、通信電路、并網(wǎng)電路和驅(qū)動電路分別與控制電路連接?？刂齐娐愤M一步包括主處理芯片，該主處理芯片的型號是現(xiàn)場可編程邏輯器件XC5VLX110T。該信號檢測電路進一步包括傳感器、前端調(diào)理電路、模擬開關(guān)和模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，傳感器與前端調(diào)理電路連接，前端調(diào)理電路通過模擬開關(guān)與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片連接。通信電路進一步包括物理層網(wǎng)絡(luò)芯片，物理層網(wǎng)絡(luò)芯片與控制電路連接。并網(wǎng)電路進一步包括三個雙向晶閘管和光耦隔離器，三個雙向晶閘管通過光耦隔離器與控制電路連接。驅(qū)動電路包括驅(qū)動芯片和光耦隔離器，驅(qū)動芯片通過通過光耦隔離器與控制電路連接。信號檢測電路、通信電路、并網(wǎng)電路的控制信號輸入端以及驅(qū)動電路的輸入端分別控制電路連接，控制系統(tǒng)的通信電路與電網(wǎng)調(diào)度中心連接，并網(wǎng)電路的兩端分別連接逆變器的低端濾波電路和電網(wǎng)，驅(qū)動電路的輸出端與逆變器的逆變直流升壓電路和逆變電路的控制信號輸入端連接。其中信號檢測電路包括傳感器、前端調(diào)理電路、模擬開關(guān)ADG704和模擬轉(zhuǎn)換芯片ADS8364，傳感器與前端調(diào)理電路連接，前端調(diào)理電路輸出端通過模擬開關(guān)與數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的輸入通道連接，在此，前端調(diào)理電路是由運算放大器AD620組成的濾波放大電路。該控制電路采用XiLinx高性能Virtex_5系列現(xiàn)場可編程邏輯器件XC5VLX110T作為主處理芯片，并在該芯片上使用硬件描述語言VerilogHDL實現(xiàn)控制算法和基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的功率預(yù)算算法。該通信電路包括物理層網(wǎng)絡(luò)芯片M88E1111和Halo HFJl 1-1G01ERJ-45, M88E1111的數(shù)據(jù)接收管腳RXDO RXD7與控制電路的數(shù)據(jù)接收端口連接，M88E1111的數(shù)據(jù)發(fā)送管腳TXDO TXD7與控制電路的數(shù)據(jù)發(fā)送端口連接，M88E1111的控制管腳與控制電路的通信控制端口連接，M88E1111通過RJ-45與電網(wǎng)調(diào)度網(wǎng)絡(luò)連接，實現(xiàn)TCP/IP通信協(xié)議下的網(wǎng)絡(luò)通 目。該并網(wǎng)電路包括雙向晶閘管和光耦隔離器，三個雙向晶閘管輸入端分別與逆變器的a相、b相、c相連接，輸出端依次與電網(wǎng)的a相、b相、c相連接，雙向晶閘管的控制端通過光耦隔離器6N137與控制電路的并網(wǎng)控制信號輸出端口連接。該驅(qū)動電路包括驅(qū)動芯片和光耦隔離器，驅(qū)動芯片的輸入端經(jīng)過光耦隔離器與控制電路的PWM輸出端口連接，輸出端與逆變器的開關(guān)器件控制端連接。通過上述具體實施方案，首先實現(xiàn)了對用戶光伏逆變并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電功率預(yù)測。本系統(tǒng)采用基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的功率預(yù)算算法，該算法將信號檢測電路采集的t時刻的光照強度和溫度、逆變系統(tǒng)t時刻的并網(wǎng)電壓和并網(wǎng)電流、天氣類型、氣候預(yù)測的t+Ι時刻的光照強度和溫度、電池板的額定功率作為輸入，充分考慮了氣象因素及系統(tǒng)當(dāng)前的運行效率，從而使得功率預(yù)測值更為準(zhǔn)確。電網(wǎng)調(diào)度部門就可以根據(jù)預(yù)測結(jié)果，統(tǒng)籌安排常規(guī)電源和光伏發(fā)電的協(xié)調(diào)配合，及時調(diào)度調(diào)整計劃，合理安排電網(wǎng)運行的方式，提高電力系統(tǒng)運行的安全性和穩(wěn)定 性，降低電力系統(tǒng)的運行成本，充分利用太陽能資源。其次實現(xiàn)了與電網(wǎng)調(diào)度中心的的通信。相比于傳統(tǒng)的光伏逆變控制系統(tǒng)，由于本系統(tǒng)的通訊電路實現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)調(diào)度中心的通信，將系統(tǒng)的功率預(yù)測值實時傳輸給電網(wǎng)調(diào)度中心，作為電網(wǎng)調(diào)度的參考。電網(wǎng)調(diào)度中心可以遠(yuǎn)程控制發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)，從而減少戶用光伏發(fā)電裝置接入不當(dāng)對電網(wǎng)的不利影響，增強光伏發(fā)電的可調(diào)度性。再次，能夠基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的功率預(yù)測算法片上化實現(xiàn)。本系統(tǒng)的功率預(yù)測算法，在FPGA上分模塊采用硬件描述語言Verilog HDL實現(xiàn)，提高了算法的運行速度。采用上述技術(shù)方案后，基于FPGA的太陽能光伏并網(wǎng)逆變控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)測并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的發(fā)電功率，并實現(xiàn)與電網(wǎng)調(diào)度中心的實時通信。戶用光伏發(fā)電系統(tǒng)的可調(diào)度性得到了很大的提聞。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本實用新型進行各種改動和變型而不脫離本實用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實用新型的這些修改和變型屬于本實用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實用新型也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種并網(wǎng)控制裝置，其特征在于，包括控制電路、信號檢測電路、通信電路、并網(wǎng)電路和驅(qū)動電路，所述信號檢測電路、通信電路、并網(wǎng)電路和驅(qū)動電路分別與控制電路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種并網(wǎng)控制裝置，其特征在于，所述控制電路進一步包括主處理芯片，所述主處理芯片的型號是現(xiàn)場可編程邏輯器件XC5VLX1IOT。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種并網(wǎng)控制裝置，其特征在于，所述信號檢測電路進一步包括傳感器、前端調(diào)理電路、模擬開關(guān)和模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，所述傳感器與所述前端調(diào)理電路連接，所述前端調(diào)理電路通過所述模擬開關(guān)與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種并網(wǎng)控制裝置，其特征在于，所述通信電路進一步包括物理層網(wǎng)絡(luò)芯片，所述物理層網(wǎng)絡(luò)芯片與控制電路連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種并網(wǎng)控制裝置，其特征在于，所述并網(wǎng)電路進一步包括三個雙向晶閘管和光耦隔離器，所述三個雙向晶閘管通過光耦隔離器與控制電路連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種并網(wǎng)控制裝置，其特征在于，所述驅(qū)動電路包括驅(qū)動芯片和光耦隔離器，所述驅(qū)動芯片通過通過光耦隔離器與控制電路連接。
專利摘要本實用新型公開了一種并網(wǎng)控制裝置，包括控制電路、信號檢測電路、通信電路、并網(wǎng)電路和驅(qū)動電路，所述信號檢測電路、通信電路、并網(wǎng)電路和驅(qū)動電路分別與控制電路連接。采用了本實用新型的技術(shù)方案，由于將在FPGA上實現(xiàn)的基于卡爾曼濾波與演化建模結(jié)合的氣候預(yù)測方法的氣候預(yù)測結(jié)果作為輸入，大大減少了功率預(yù)測的計算量，而且充分考慮了氣象因素及系統(tǒng)當(dāng)前的運行效率，從而使得功率預(yù)測值更為準(zhǔn)確。
文檔編號H02J3/38GK203014393SQ20122061704
公開日2013年6月19日 申請日期2012年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月21日
發(fā)明者賈益民, 戴鐘海, 楊熙 申請人:東潤環(huán)能(北京)科技有限公司