CN205377391U - 一种应用于高压绝缘子参数监测***的混合储能式光伏电源 - Google Patents

一种应用于高压绝缘子参数监测***的混合储能式光伏电源 Download PDF

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Abstract

<b />本实用新型专利设计了一种应用于高压绝缘子参数监测***的混合储能式光伏发电电源。光伏电源由光伏电池、单向DC/DC Boost变换器、双向DC/DC变换器、混合储能单元以及能量控制单元组成。光伏电池发出的直流电经Boost变换器后送至直流母线。采用超级电容器与蓄电池混合储能，超级电容器经双向DC/DC变换器1连接至直流母线，蓄电池经双向DC/DC变换器2连接至直流母线，超级电容器与蓄电池通过电感器进行能量缓冲。混合储能单元可以充分发挥超级电容器功率密度大、循环充放电寿命长与蓄电池能量密度大的特点，增加了储能***的功率，最大程度地实现了不间断供电。该光伏电源具有结构简单、控制灵活、能量利用率高、免维护的优点。

Description

一种应用于高压绝缘子参数监测***的混合储能式光伏电源
技术领域
本实用新型专利涉及一种应用于高压绝缘子参数在线检测***的光伏发电电源。
背景技术
高压绝缘子泄漏电流参数在线检测***主要通过在线检测泄漏电流有效值与脉冲频次来准确地评估供电线路中高压绝缘子的运行状态。为了实现高压绝缘子的状态参数的不间断在线监测，需要对电流传动器、隔离采样及信号采集与处理模块不间断供电。由于监测传感器与信号采集与处理模块安装在杆塔上，不可能使用常规电源。不仅如此，由于工作在野外及高压线路上，电源模块需要长期免维护，因此对电源的可靠性提出了很高的要求。开发出性能良好、足够稳定的电源模块并将其应用于输电线路状态参数在线监测***具有重要的实践意义和应用价值。
本实用新型专利设计了一种全新的混合储能式光伏发电电源，采用超级电容器与蓄电池混合储能，增加了储能***的功率，最大程度地实现了不间断供电。具有结构简单、控制灵活、能量利用率高、免维护的优点。该光伏发电电源可用于高压绝缘子参数在线检测***的电源模块。
发明内容
本实用新型专利设计的光伏发电电源由光伏电池、DC/DCboost变换器、双向DC/DC变换器、混合储能单元以及能量控制单元组成。储能单元由蓄电池与超级电容器组成，超级电容器经双向DC/DC变换器1连接至直流母线，蓄电池经双向DC/DC变换器2连接至直流母线。超级电容器与蓄电池通过各自变换器的电感器进行能量缓冲。混合储能单元充分发挥了超级电容器功率密度大、循环充放电寿命长与蓄电池能量密度大的特点，增加了储能***的功率，最大程度地实现了不间断供电。
光伏电池发出的直流电经boost变换器后送至直流母线，boost变换器工作于最大功率控制模式。根据不同光照强度下光伏电池的输出功率，控制单元通过调节boost变换器的占空比改变负载等效阻抗实现阻抗匹配，实现光伏电池的最大功率输出
能量控制单元为***的控制核心，通过检测蓄电池电压﹑超级电容电压与直流母线电压决定各变换器的工作模式，并发出逻辑控制信号对功率器件的占空比进行调制，实现各能量源的合理配置。
下面结合附图和实施方式对本实用新型专利进一步说明。
附图说明
图1是混合储能式光伏发电电源的结构，DCBus为直流母线。图2为混合储能式光伏发电电源的电气原理图，B1为蓄电池，B2为光伏电池，C为超级电容器，L1、L2、L3为缓冲电感器。
具体实施方式
为了实现电源对***的稳定供电以及蓄电池的最大使用寿命，单相DC/DCboost变换器工作于最大功率控制模式，根据不同光照强度下光伏电池的输出功率，控制单元可以通过调节boost变换器的占空比改变负载等效阻抗实现阻抗匹配，实现光伏电池的最大功率输出。两个双向变换器可以工作于buck与boost两种模式，可以控制能量的流动方向与功率大小。储能***中，超级电容起到储能与实现直流母线稳压的作用，由于超级电容充放电迅速且循环充放电寿命长，所以在光伏电池输出功率波动时，首先让超级电容动作实现能量平衡，减少蓄电池的循环充电次数。蓄电池的能量密度较大，作为超级电容充满电/放完电后充放电的储能装置，主要起储能的作用。
设蓄电池浮充电压、过充电压、过放电压、最大充电电流分别为Ubf﹑Ubmax﹑Ubmin，超级电容器最大电压、最低电压分别为Ucmax,Ucmin，光伏电池的输出功率为Pin,输出电压为Uin,负载功率为Pout。
光伏发电电源的具体工作情况如下：
工作模式1：当Pin<Pout，控制单向Boost变换器处于最大功率跟踪控制状态，给负载提供最大能量。控制双向变换器1处于Boost状态，调节其占空比以控制超级电容器的放电电流来满足负载需要，并维持直流母线电压Ud的稳定。此过程中双向变换器2处于关断模式。
工作模式2：工作模式1中，如果Uc<Ucmin,,表示超级电容器电压低于设定的最低电压，控制双向变换器1工作于关断模式，停止工作。同时控制双向变换器2于Boost状态，蓄电池恒流放电，与光伏电池一起对负载供电，维持Ud稳定，直到Ub<Ubmin，控制双向变换器1于关断模式，停止对直流母线放电。蓄电池采用。
工作模式3：当Pin>Pout，调节单向变换器的占空比使之工作于最大功率跟踪状态，光伏电池向负载供电，此时，若Uc<Ucmax，光伏电池输出的多余能量Pin-Pout传递给超级电容器，控制双向变换器1工作于Buck模式，通过调节占空比控制电容的充电电流以维持Ud稳定。此过程中控制双向变换器2于关断模式。
工作模式4：Pin>Pout，如Uc>Ucmax，表示超级电容器已达到最大电压。此时控制双向变换器2工作于Buck状态，向蓄电池恒流充电，蓄电池储存能量，恒流充放电模式符合蓄电池的充放电特性。此过程中，为了保证Ud的稳定，控制双向变换器1工作于Boost模式，以维持Ud稳定。
工作模式5：在工作模式4中，如Ubmax>Ub>Ubf，控制单向变换器由MPPT模式转为恒压输出模式，维持Ud稳定，同时控制双向变换器2继续工作于Buck状态，向蓄电池恒压模式浮充电，双向变换器1工作于关断模式，停止工作。
工作模式6：当Pin>Pout，如Ub>Ubmax，此时超级电容器与蓄电池都处于充满电的状态，两个双向变器都工作于关断模式。单向变换器继续工作于恒压模式，维持Ud稳定，向负载恒压供电。

Claims (2)

1.一种应用于高压绝缘子参数监测***的混合储能式光伏电源，其特征是：电源的混合储能单元由超级电容器与蓄电池组成，超级电容器经双向DC/DC变换器1连接至直流母线，蓄电池经双向DC/DC变换器2连接至直流母线，超级电容器与蓄电池通过电感器进行能量缓冲。
2.根据权利1所述的应用于高压绝缘子参数监测***的混合储能式光伏电源，其特征是：光伏电池发出的直流电经DC/DCboost变换器后送至直流母线，直流母线与负载相连接。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108695841A (zh) * 2018-06-08 2018-10-23 哈尔滨工程大学 一种小功率独立光伏发电***控制方法及其主电路
CN112671083A (zh) * 2020-12-09 2021-04-16 深圳市航天新源科技有限公司 适应脉冲负载的多端口变换器电路及其控制方法

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