CN104578126A - 一种微网***和储能变流器并网/离网无缝切换方法 - Google Patents

一种微网***和储能变流器并网/离网无缝切换方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种微网***和储能变流器并网/离网无缝切换方法，该微网***包括：参与并联组网的多台储能变流器，连接微网母线和交流母线的受控开关，以及分别与所述受控开关和所述参与并联组网的多台储能变流器连接通讯的主机控制器，其中：所述主机控制器用于在检测到电网断电或故障时，控制所述参与并联组网的多台储能变流器同步进行V/F控制，并控制所述受控开关断开；以及在检测到电网来电后，控制所述参与并联组网的多台储能变流器同步进行P/Q控制，并控制所述受控开关闭合，以在满足微网***容量需求的前提下，实现储能变流器在并网/离网之间的无缝切换。

Description

一种微网***和储能变流器并网/离网无缝切换方法
技术领域
本发明涉及微电网技术领域，更具体地说，涉及一种微网***和储能变流器并网/离网无缝切换方法。
背景技术
微网***是集分布式发电机组、负荷及能量管理***等于一体的小型发配电***。微网***中通常要加入储能变流器，在电网断电或故障时，储能变流器由P/Q控制(有功/无功功率控制)转为V/F控制(电压/频率控制)，进行离网独立逆变运行；在电网来电后，储能变流器由V/F控制转为P/Q控制，进行并网充放电运行。由于储能变流器既可以并网运行也可以离网运行，因此希望其能够在并网/离网之间进行无缝切换，也即储能变流器在V/F控制与P/Q控制之间进行快速连续的转换。
现有的储能变流器并网/离网无缝切换技术仅以单台储能变流器作为研究对象，但随着微网***容量不断扩大，单台储能变流器已不能满足微网***的容量需求。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种微网***和储能变流器并网/离网无缝切换方法，以在满足微网***容量需求的前提下，实现储能变流器在并网/离网之间的无缝切换。
一种微网***，包括参与并联组网的多台储能变流器，连接微网母线和交流母线的受控开关，以及分别与所述受控开关和所述参与并联组网的多台储能变流器连接通讯的主机控制器，其中：
所述主机控制器用于在检测到电网断电或故障时，控制所述参与并联组网的多台储能变流器同步进行V/F控制，并控制所述受控开关断开；以及在检测到电网来电后，控制所述参与并联组网的多台储能变流器同步进行P/Q控制，并控制所述受控开关闭合。
其中，所述主机控制器为所述参与并联组网的多台储能变流器中的任意一台。
其中，所述主机控制器是一台单独的CPU设备。
其中，所述主机控制器与所述参与并联组网的多台储能变流器之间采用CAN总线连接通讯。
其中，所述受控开关为大容量快速开关。
可选地，所述微网***还包括：并联接在所述微网母线上的光伏逆变器。
可选地，所述微网***还包括：并联接在所述微网母线上的风电逆变器。
一种储能变流器并网/离网无缝切换方法，包括：
主机控制器检测到电网断电或故障时，控制参与并联组网的多台储能变流器同步进行V/F控制，并控制连接微网母线和交流母线的受控开关断开；
所述主机控制器检测到电网来电后，控制所述参与并联组网的多台储能变流器同步进行P/Q控制，并控制所述受控开关闭合。
其中，所述主机控制器可以是所述参与并联组网的多台储能变流器中的任意一台，也可以是一台单独的CPU设备。
其中，所述主机控制器检测到电网断电或故障时，控制参与并联组网的多台储能变流器同步进行V/F控制，包括：所述主机控制器检测到电网断电或故障时，采用CAN通讯方式控制参与并联组网的多台储能变流器同步进行V/F控制；
所述主机控制器检测到电网来电后，控制所述参与并联组网的多台储能变流器同步进行P/Q控制，包括：所述主机控制器检测到电网来电后，采用CAN通讯方式控制所述参与并联组网的多台储能变流器同步进行P/Q控制。
从上述的技术方案可以看出，本发明通过在微网***中引入多台储能变流器进行并联组网来满足***的容量需求；***中的主机控制器在检测到电网断电或故障时，控制参与并联组网的多台储能变流器同步进行离网独立逆变运行；在检测到电网正常时，控制参与并联组网的多台储能变流器同步进行并网充放电运行；由于主机控制器能够对这些储能变流器的工作状态进行统一协调管理，使其工作状态始终保持同步，因此无论是在并网转离网还是离网转并网的过程中，均可在满足微网***容量需求的前提下，实现由相并联的储能变流器构成的这一整体在并网/离网之间的无缝切换。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例公开的一种微网***结构示意图；
图2为本发明实施例公开的一种储能变流器并网/离网无缝切换方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，本发明实施例公开了一种微网***，以在满足微网***容量需求的前提下，实现储能变流器在并网/离网之间的无缝切换，包括：参与并联组网的多台储能变流器10，连接微网母线和交流母线的受控开关20，以及分别与受控开关20和参与并联组网的多台储能变流器10连接通讯的主机控制器30，其中：
主机控制器30用于在检测到电网断电或故障时，控制参与并联组网的多台储能变流器10同步进行V/F控制(电压/频率控制)，并控制受控开关20断开；以及在检测到电网来电后，控制参与并联组网的多台储能变流器10同步进行P/Q控制(有功/无功功率控制)，并控制受控开关20闭合。
储能变流器10的直流侧接蓄电池，交流侧接微网母线和负载，既可以在P/Q控制下与电网并网运行，又可以在V/F控制下脱离电网孤立运行。上述交流母线即为电网母线。
为满足微网***的容量需求，本实施例在微网***中引入了多台储能变流器来进行并联组网，相较于仅具有1台储能变流器的微网***来说，***容量大大提升；
电网正常时，微网***要求各台并联的储能变流器10同步进行P/Q控制，以调节交流母线上的输出功率。此时受控开关20需处于闭合状态，该P/Q控制的具体流程为：主机控制器30根据后台发送的电流给定指令，向各台储能变流器10输出并网时刻对应的角度、有功电流和无功电流指令，各台储能变流器10根据接收到的指令同步进行电流内环控制和PWM发生，实现并网充放电运行。
电网断电或故障时，微网***要求多台并联的储能变流器10同步进行V/F控制，以建立微网电压和频率(即“并联组网”)。此时受控开关20需处于断开状态，该V/F控制的具体流程为：主机控制器30根据后台发送的电压给定指令进行电压外环控制，计算角度、有功电流和无功电流指令并输出给各台储能变流器10，各台储能变流器10根据接收到的指令同步进行电流内环控制和PWM发生，从并网状态转为离网状态进行独立逆变运行。
本实施例采用多台储能变流器10并联组网的方式来提高微网***容量，主机控制器30在检测到电网断电或故障时，控制参与并联组网的多台储能变流器10同步进行离网独立逆变运行，在检测到电网正常时，控制参与并网组网的多台储能变流器10同步进行并网充放电运行；由于主机控制器30能够对这些储能变流器的工作状态进行统一协调管理，使其工作状态始终保持同步，因此无论是在并网转离网，还是离网转并网的过程中，均可在满足微网***容量需求的前提下，实现并联后的储能变流器10构成的这一整体在并网/离网之间的无缝切换。所谓无缝切换，是指由相并联的储能变流器10组成的整体在并网与离网之间切换的时间非常短，通常小于10毫秒。
其中，主机控制器30可以是一台单独的CPU设备，也可以是参与并联组网的多台储能变流器10中的任意一台。本实施例采用后者作为优选方案，参与并联组网的多台储能变流器10构成“一主多从”的控制模式，当主机出现故障或异常时，其他从机可以竞争出新的主机，维持微网***继续运行，可靠性更高。
优选的，主机控制器30与参与并联组网的多台储能变流器10之间采用CAN总线连接通讯，以实现角度、有功电流和无功电流指令的快速发送。当然，也可以采用除CAN通讯以外的其他快速通讯方案，并不局限。
其中，受控开关20优选大容量快速开关，与大容量微网***配合使用，可靠性、安全性更高。
此外，仍参见图1，在本实施例所公开的微网***中，微网母线上还可并联接入光伏逆变器40和/或风电逆变器50，再或者是其他用户负荷。储能变流器10以蓄电池作为输入源，光伏逆变器40以光伏电池板作为输入源，风电逆变器50以风力发电设备作为输入源，光伏逆变器40和风电逆变器50的加入，使得微网***更加绿色节能环保。
参见图2，本发明实施例公开了一种储能变流器并网/离网无缝切换方法，以在满足微网***容量需求的前提下，实现储能变流器在并网/离网之间的无缝切换，包括：
步骤201：主机控制器检测电网是否发生断电或故障情况，若电网发生断电或故障，进入步骤202；否则，进入步骤203；
步骤202：主机控制器控制参与并联组网的多台储能变流器同步进行V/F控制，并控制连接微网母线和交流母线的受控开关断开；
步骤203：主机控制器控制所述参与并联组网的多台储能变流器同步进行P/Q控制，并控制所述受控开关闭合。
***启动后，步骤201～步骤203循环执行，从而在满足微网***容量需求的前提下，实现了储能变流器在并网/离网之间的无缝切换。
其中，所述主机控制器可以是所述参与并联组网的多台储能变流器中的任意一台，也可以是一台单独的CPU设备。
其中，所述主机控制器控制参与并联组网的多台储能变流器同步进行V/F控制，包括：主机控制器采用CAN通讯方式控制参与并联组网的多台储能变流器同步进行V/F控制；
所述主机控制器控制所述参与并联组网的多台储能变流器同步进行P/Q控制，包括：主机控制器采用CAN通讯方式控制所述参与并联组网的多台储能变流器同步进行P/Q控制。
综上所述，本发明通过在微网***中引入多台储能变流器进行并联组网来满足***的容量需求；***中的主机控制器在检测到电网断电或故障时，控制参与并联组网的多台储能变流器同步进行离网独立逆变运行；在检测到电网正常时，控制参与并联组网的多台储能变流器同步进行并网充放电运行；由于主机控制器能够对这些储能变流器的工作状态进行统一协调管理，使其工作状态始终保持同步，因此无论是在并网转离网还是离网转并网的过程中，均可在满足微网***容量需求的前提下，实现由相并联的储能变流器构成的这一整体在并网/离网之间的无缝切换。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的微网***相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见微网***部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明实施例将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种微网***，其特征在于，包括参与并联组网的多台储能变流器，连接微网母线和交流母线的受控开关，以及分别与所述受控开关和所述参与并联组网的多台储能变流器连接通讯的主机控制器，其中：
所述主机控制器用于在检测到电网断电或故障时，控制所述参与并联组网的多台储能变流器同步进行V/F控制，并控制所述受控开关断开；以及在检测到电网来电后，控制所述参与并联组网的多台储能变流器同步进行P/Q控制，并控制所述受控开关闭合。
2.根据权利要求1所述的微网***，其特征在于，所述主机控制器为所述参与并联组网的多台储能变流器中的任意一台。
3.根据权利要求1所述的微网***，其特征在于，所述主机控制器是一台单独的CPU设备。
4.根据权利要求1、2或3所述的微网***，其特征在于，所述主机控制器与所述参与并联组网的多台储能变流器之间采用CAN总线连接通讯。
5.根据权利要求1、2或3所述的微网***，其特征在于，所述受控开关为大容量快速开关。
6.根据权利要求1所述的微网***，其特征在于，所述微网***还包括：并联接在所述微网母线上的光伏逆变器。
7.根据权利要求1所述的微网***，其特征在于，所述微网***还包括：并联接在所述微网母线上的风电逆变器。
8.一种储能变流器并网/离网无缝切换方法，其特征在于，包括：
主机控制器检测到电网断电或故障时，控制参与并联组网的多台储能变流器同步进行V/F控制，并控制连接微网母线和交流母线的受控开关断开；
所述主机控制器检测到电网来电后，控制所述参与并联组网的多台储能变流器同步进行P/Q控制，并控制所述受控开关闭合。
9.根据权利要求8所述的储能变流器并网/离网无缝切换方法，其特征在于，所述主机控制器可以是所述参与并联组网的多台储能变流器中的任意一台，也可以是一台单独的CPU设备。
10.根据权利要求8或9所述的储能变流器并网/离网无缝切换方法，其特征在于，所述主机控制器检测到电网断电或故障时，控制参与并联组网的多台储能变流器同步进行V/F控制，包括：所述主机控制器检测到电网断电或故障时，采用CAN通讯方式控制参与并联组网的多台储能变流器同步进行V/F控制；
所述主机控制器检测到电网来电后，控制所述参与并联组网的多台储能变流器同步进行P/Q控制，包括：所述主机控制器检测到电网来电后，采用CAN通讯方式控制所述参与并联组网的多台储能变流器同步进行P/Q控制。2 -->
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