一種集成型直流微電網(wǎng)控制接口裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種集成型直流微電網(wǎng)控制接口裝置，包括裝置本體，所述本體內(nèi)部包含控制接口模塊，所述控制接口模塊包括光伏陣列接口電路、蓄電池接口電路和直流負載接口電路，所述本體表面設(shè)置一對母線端子和若干對控制端子。所述控制端子與所述各接口電路的輸入端一一對接，所述母線端子與所述各接口電路的輸出端連接。所述蓄電池組接口電路包括雙向Boost/Buck變換器。所述直流負載接口電路包括Buck變換器。該裝置能夠同時連接直流母線與直流微電網(wǎng)的各單元，利用各單元的輸出電流并通過改變各單元的等效輸出電阻，實現(xiàn)微電網(wǎng)均流控制。該控制手段完全在本地實現(xiàn)，無需通信，有利于微電網(wǎng)的可靠運行。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及電網(wǎng)控制接口裝置【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種集成型直流微電網(wǎng)控 制接口裝置。 -種集成型直流微電網(wǎng)控制接口裝置
【背景技術(shù)】
[0002] 在環(huán)境污染和能源危機的雙重壓力下，太陽能發(fā)電技術(shù)已經(jīng)成為電力電子
[0003] 行業(yè)的研究熱點，尤其是近些年來，可再生能源得到廣泛應(yīng)用，儲能設(shè)備成本持續(xù) 降低，應(yīng)運而生了多種形式的直流微電網(wǎng)。
[0004] 在電力電子技術(shù)和儲能技術(shù)的推動下，直流微電網(wǎng)得到了快速發(fā)展，并以其便于 控制、可靠性高、損耗小等優(yōu)點將要成為偏遠山村和未來家庭的主要供電結(jié)構(gòu)。直流微電網(wǎng) 運行的關(guān)鍵在于分布式電源、儲能裝置和負載之間的協(xié)調(diào)控制，特別是在含有可再生能源 的直流微電網(wǎng)中，為了實現(xiàn)可再生能源的最大程度的利用，必須要對直流微電網(wǎng)實施有效 的能量控制策略，但截止目前為止，尚無較好的協(xié)調(diào)控制技術(shù)。 實用新型內(nèi)容
[0005] 本實用新型提供一種集成型直流微電網(wǎng)控制接口裝置，該裝置能夠同時連接直流 母線與直流微電網(wǎng)的各單元，利用各單元的輸出電流并通過改變各單元的等效輸出電阻， 實現(xiàn)微電網(wǎng)均流控制。該控制手段完全在本地實現(xiàn)，無需通信，有利于微電網(wǎng)的可靠運行。
[0006] 實現(xiàn)上述目的采取的技術(shù)方案是：一種集成型直流微電網(wǎng)控制接口裝置，包括裝 置本體，所述本體內(nèi)部包含控制接口模塊，所述控制接口模塊包括光伏陣列接口電路、蓄電 池接口電路和直流負載接口電路，所述本體表面設(shè)置一對母線端子和若干對控制端子。
[0007] 所述控制端子與所述各接口電路的輸入端一一對接，所述母線端子與所述各接口 電路的輸出端連接。
[0008] 所述蓄電池組接口電路包括雙向Boost/Buck變換器。
[0009] 所述直流負載接口電路包括Buck變換器。
[0010] 本實用新型的集成型直流微電網(wǎng)控制接口裝置，可以實現(xiàn)直流母線與直流微電網(wǎng) 各單元的功能對接，該對接是通過裝置內(nèi)部的控制接口模塊來實現(xiàn)的。本接口裝置的引入 可以實現(xiàn)直流微電網(wǎng)的均流控制，其實質(zhì)在于母線電壓下垂法的實現(xiàn)，即利用各單元的輸 出電流，改變各單元的等效輸出電阻。
[0011] 傳統(tǒng)直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的能量控制拓撲，應(yīng)用的是分布式的控制方式，本接口裝置 將分布式的控制端口進行了集中安置，以實現(xiàn)一機通用的功能，而且完全在本地實現(xiàn)，無需 通信，并保證微電網(wǎng)的可靠運行。
[0012] 本裝置在應(yīng)用時，需將直流母線的引出端口與裝置本體上的母線端子對接，將各 應(yīng)用單元的引出端口，如光伏電池單元、蓄電池單元及負載單元的引出端口對應(yīng)裝置本體 上的控制端子連接。直流微電網(wǎng)采用的是直流母線電壓下垂模式，該模式是通過將各單元 的控制，嵌入到相應(yīng)的控制器或控制接口電路中來實現(xiàn)的。每個單元的工作狀態(tài)由自身的 控制接口電路來選擇，并且控制接口電路實現(xiàn)了母線電壓和其他各單元電源的互聯(lián)，進而 決定各單元電源的工作模式。
[0013] 裝置在運行時，直流母線電壓應(yīng)滿足34〇ν〈?/&〈360V。當35〇ν〈?/ &〈370V時， 光伏陣列接口電路中的Boost功率變換器運行在電壓下垂模式，根據(jù)母線電壓調(diào)節(jié)輸出電 流；當33〇ν〈?/ &〈350V時，Boost功率變換器運行在MPPT模式，實現(xiàn)最大太陽能的輸出；當 &/330V時，輸出電流達到限制電流，Boost功率變換器恒流輸出；如果直流母線電壓繼 續(xù)跌落時，Boost功率變換器停止工作。蓄電池組充放電的門檻電壓設(shè)置為350V，直流微 電網(wǎng)的功率缺額由蓄電池組提供，當34〇ν〈?/ &〈36〇ν時，蓄電池組接口電路中的雙向Boost/ Buck變換器運行在電壓下垂控制模式，基于母線電壓和蓄電池的S0C，選擇相應(yīng)的充放 電電流；當〈340V或者360V〈 &時，蓄電池組以極限電流進行充放電，從而協(xié)調(diào)直流微 電網(wǎng)的能量平衡。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014] 圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015] 圖2是光伏陣列接口的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0016] 圖3是直流負載接口的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0017] 圖4是蓄電池接口的電路結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0018] 如圖1、圖2、圖3、圖4所示，本實用新型的集成型直流微電網(wǎng)控制接口裝置，包 括裝置本體，所述本體內(nèi)部包含控制接口模塊，所述控制接口模塊包括光伏陣列接口電路 101、蓄電池接口電路102和直流負載接口電路103,所述本體表面設(shè)置一對母線端子2和若 干對控制端子3,所述控制端子3與所述各接口電路的輸入端一一對接，所述母線端子2與 所述各接口電路的輸出端連接，即各接口電路的輸出端在母線端子處實現(xiàn)并聯(lián)。
[0019] 光伏陣列接口電路，包括Boost功率變換器4,光伏陣列接口電路的數(shù)量為1個或 多個，其相對應(yīng)的裝置上控制端子的數(shù)量也為1個或多個。接口電路用于光伏陣列輸出電 能的控制，是由濾波電感5和直流電容6、整流二極管7、B 〇〇st功率變換器4和直流電容C6 組成，其中直流電容C6的兩端對應(yīng)電路輸入端，即光伏電池側(cè)，濾波電感5和Boost功率變 換器2串接后并聯(lián)于直流電容C 6兩端，整流二極管7與直流電容6串接后并聯(lián)于Boost功 率變換器2的兩端，直流電容6的兩端對應(yīng)電路輸出端，即母線側(cè)。
[0020] 直流負載接口電路，用于直流負載輸入電能的控制，一般在控制接口模塊中設(shè)置 數(shù)量為一個，其具有2個Buck變換器控制回路，所述2個Buck變換器控制回路分別由Buck 變換器11、14、續(xù)流二極管12、17和濾波電容13、18構(gòu)成，2個Buck變換器控制回路之間連 接有儲能電感16,濾波電容13兩端對應(yīng)負載側(cè)，同時，為了更好地實現(xiàn)接口電路與母線端 的連接，在母線側(cè)引入由電容8和電感9、15所組成的π形濾波器。
[0021] 蓄電池組接口電路，用于蓄電池組充放電能的控制，一般在控制接口模塊中設(shè)置 數(shù)量為一個，是由雙向8 〇〇5^作11(^變換器20、10、濾波電感21和2個直流電容19、22組 成，其中直流電容22的兩端對應(yīng)電路輸入端，即蓄電池側(cè)，濾波電感21和Boost功率變換 器20串接后并聯(lián)于直流電容22兩端，Buck變換器10與直流電容19串接后并聯(lián)于Boost 功率變換器20的兩端，直流電容19的兩端對應(yīng)電路輸出端，即母線側(cè)。
[0022] 本實用新型的裝置在運行時，直流母線電壓^/&應(yīng)滿足34〇ν〈?/ &〈360V。當35〇ν〈?/& 〈370V時，光伏陣列接口電路中的Boost功率變換器運行在電壓下垂模式，根據(jù)母線電壓調(diào) 節(jié)輸出電流；當33〇ν〈?/&〈350V時，Boost功率變換器運行在MPPT模式，實現(xiàn)最大太陽能的 輸出；當&/330V時，輸出電流達到限制電流，Boost功率變換器恒流輸出；如果直流母 線電壓繼續(xù)跌落時，Boost功率變換器停止工作。蓄電池組充放電的門檻電壓設(shè)置為350V， 直流微電網(wǎng)的功率缺額由蓄電池組提供，當34〇ν〈?/ &〈36〇ν時，蓄電池組接口電路中的雙向 Boost/Buck變換器運行在電壓下垂控制模式，基于母線電壓和蓄電池的S0C，選擇相應(yīng) 的充放電電流；當〈340V或者360V〈 &時，蓄電池組以極限電流進行充放電，從而協(xié)調(diào) 直流微電網(wǎng)的能量平衡。
【權(quán)利要求】
1. 一種集成型直流微電網(wǎng)控制接口裝置，包括裝置本體，其特征在于：所述本體內(nèi)部 包含控制接口模塊，所述控制接口模塊包括光伏陣列接口電路、蓄電池接口電路和直流負 載接口電路，所述本體表面設(shè)置一對母線端子和若干對控制端子。
2. 如權(quán)利要求1所述的集成型直流微電網(wǎng)控制接口裝置，其特征在于：所述控制端子 與所述各接口電路的輸入端一一對接，所述母線端子與所述各接口電路的輸出端連接。
3. 如權(quán)利要求1所述的集成型直流微電網(wǎng)控制接口裝置，其特征在于：所述蓄電池組 接口電路包括雙向Boost/Buck變換器。
4. 如權(quán)利要求1所述的集成型直流微電網(wǎng)控制接口裝置，其特征在于：所述直流負載 接口電路包括Buck變換器。
【文檔編號】H02J7/35GK203883541SQ201420225636
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年5月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月6日
【發(fā)明者】張富洲, 陳莎, 張雪煜, 王修龐, 郭旭, 李吉浩, 于晶榮, 李冬雪, 羅道軍, 薛冰 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)河南省電力公司南陽供電公司