CN205646811U - 一种光伏直交流混合微电网*** - Google Patents

一种光伏直交流混合微电网*** Download PDF

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李晋
陈颖
张磊
张风燕
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魏闻
牟娟
杨贇
纪承承
孙纯鹏
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Abstract

本实用新型公开了一种光伏直交流混合微电网***，包括直流母线，光伏发电单元、市电电网、储能单元、UPS、直流负载、交流负载和监控单元，光伏发电单元通过第一单向DC/DC变换器连接至直流母线，市电电网通过双向AC/DC变换器连接至直流母线，储能单元通过双向DC/DC变换器连接至直流母线，直流负载通过第二单向DC/DC变换器连接至直流母线，UPS的输入端连接至直流母线和市电电网，UPS的输出端连接交流负载，监控单元通信连接第一单向DC/DC变换器、双向AC/DC变换器、双向DC/DC变换器、第二单向DC/DC变换器及UPS；通过UPS维持交流负载长时间不间断运行；在离网时光伏发电单元及储能单元可通过UPS直流侧维持交流负载供电。

Description

一种光伏直交流混合微电网***
技术领域
本实用新型涉及一种电网***，尤其涉及一种光伏直交流混合微电网***。
背景技术
随着国民经济的快速增长，电力需求飞快增长，在能源需求与环境保护的双重压力下，国际上已将更多的目光投向了即可提高传统能源利用效率又能充分利用各种可再生能源的分布式发电相关技术领域。但是分布式发电技术有电压不稳、功率波动大等弊端，会对居民用电、上级电网的安全和调峰产生严重的影响。
微电网技术很好地解决了分布式发电技术弊端。微电网是指由分布式电源、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等汇集而成的小型发配电***，是一个能够实现自我控制和管理的自治***。
目前，微电网可分为交流微电网、直流微电网和交直流混合微电网。交直流混合微电网既含有交流母线又含有直流母线，既可以直接向交流负荷供电又可以直接向直流负荷供电，但从整体结构上来分析，传统的交直流混合微电网本质上仍属于交流微电网，直流微电网只是看作一个独特的电源通过电力电子逆变器接入交流母线。
因此，有必要提出一种光伏直交流混合微电网***的方案，它是以直流微电网***为基础，扩展为直交流混合微电网***，既具有直流微电网可控性高、效率高等优势为直流负载提供必要的电能，又能保证交流重要负载的不间断运行，而这也将极大推动分布式光伏发电技术及直流微电网技术的推广应用。
实用新型内容
本实用新型提供了一种光伏直交流混合微电网***，其克服了背景技术中所述的现有技术的不足。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种光伏直交流混合微电网***，它包括直流母线，光伏发电单元、市电电网、储能单元、直流负载和监控单元，所述光伏发电单元通过第一单向DC/DC变换器连接至直流母线，所述市电电网通过双向AC/DC变换器连接至直流母线，所述储能单元通过双向DC/DC变换器连接至直流母线，所述直流负载通过第二单向DC/DC变换器连接至直流母线，所述监控单元通信连接第一单向DC/DC变换器、双向AC/DC变换器、双向DC/DC变换器及第二单向DC/DC变换器；还包括UPS和交流负载，所述UPS的输入端连接至直流母线和市电电网，所述UPS的输出端连接交流负载，所述监控单元还通信连接UPS。
一实施例之中：还包括用于平衡直流母线电压的大容量电解电容。
一实施例之中：所述UPS的输入端与直流母线之间连接有一逆止二极管，该逆止二极管的截止端对应连接UPS的输入端。
一实施例之中：所述第一单向DC/DC变换器具有MPPT控制器。
一实施例之中：所述储能单元为锂电池。
一实施例之中：所述所述监控单元通过CAN总线通信连接第一单向DC/DC变换器、双向AC/DC变换器、双向DC/DC变换器、第二单向DC/DC变换器及UPS。
本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：
1、本实用新型所述的光伏直交流混合微电网***布局合理，包括光伏发电单元、市电电网、储能单元多个发电单元以及监控单元，根据实际情况的需要，可智能设置***处于并网或孤岛运行模式。
2、本实用新型***在并网时市电电网通过UPS维持交流负载长时间不间断运行；在离网时光伏发电单元及储能单元可通过UPS直流侧维持交流负载供电。
3、本实用新型***能够对分布式光伏发电单元与储能单元进行合理使用，***通过大容量电解电容来维持直流母线电压的稳定，提高***的供电可靠性，保证了直流负载的稳定运行。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1绘示了本实施例所述的一种光伏直交流混合微电网***的结构示意图。
具体实施方式
请查阅图1，一种光伏直交流混合微电网***，它包括直流母线10，光伏发电单元21、市电电网22、储能单元23、直流负载31、交流负载32、监控单元(图中未示出)和UPS41(不间断电源)。
所述光伏发电单元21通过第一单向DC/DC变换器11连接至直流母线，该光伏发电单元21包括光伏阵列装置，该第一单向DC/DC变换器11具有MPPT控制器，MPPT即最大功率点跟踪，在某一温度和辐照度下，光伏阵列装置存在一个最大功率点，通过该MPPT控制器时时跟踪这一最大功率点，可以获得最大的效率。目前常见的MPPT算法有观察扰动法、电导增量法等。
所述市电电网22通过双向AC/DC变换器12连接至直流母线，双向AC/DC变换器12的直流侧与直流母线10相连，交流侧与市电电网22相连；所述储能单元23通过双向DC/DC变换器13连接至直流母线10；所述直流负载31通过第二单向DC/DC变换器14连接至直流母线10；所述UPS41的输入端连接至直流母线10和市电电网22，所述UPS41的输出端连接交流负载32，该交流负载32往往是不允许断电需要持续供电的重要交流负载，即允许UPS41由直流母线10和市电电网22两种方式供电，从而保证重要交流负载32的不间断运行。
所述监控单元通信连接第一单向DC/DC变换器11、双向AC/DC变换器12、双向DC/DC变换器13、第二单向DC/DC变换器14及UPS，监控单元实时监测各能量变换装置的运行状态，利用不同的控制策略，通过控制双向AC/DC变换器12实现***并网与孤岛两种运行方式的切换，通过控制双向DC/DC变换器13、第一单向DC/DC变换器11实现光伏发电单元11与储能单元13之间的相互协调配合，提高供电可靠性，通过控制UPS41保证重要交流负载的不间断运行。本实施例中，所述监控单元通过CAN总线通信连接第一单向DC/DC变换器、双向AC/DC变换器、双向DC/DC变换器、第二单向DC/DC变换器及UPS。
优选地，本实用新型***还包括用于平衡直流母线电压的大容量电解电容51，通过该大容量电解电容51保持直流母线电压的恒定。
优选地，所述UPS41的输入端与直流母线10之间连接有一逆止二极管61，该逆止二极管61的截止端对应连接UPS41的输入端，避免了该UPS41对直流母线侧的影响。
本实施例中，所述储能单元23为锂电池。
所述直流母线额定电压优选为380VDC，为目前世界上公认的直流母线电压建议等级。本实用新型直流母线电压波动±5％，即电压值在360VDC-400VDC之间。所述市电电网侧具有交流母线，交流母线电压的额定电压优选为380VAC，适合大部分家用电器额定电压的同时，也与直流母线电压相协调。
在并网控制模式下，当光伏发电单元21的发电量大于负载功率和储能单元23的充电需求时，直流母线电压上升，双向AC/DC变换器12处于逆变状态，能量由直流母线10流向市电电网，第一单向DC/DC变换器11处于MPPT模式，储能单元23若处于未充满状态时，通过双向DC/DC变换器13为储能单元23充电，待储能单元23充满电后，将控制其不充电，同时由大容量电解电容51维持母线电压恒定，重要交流负载由UPS41连接市电电网22供电；
当光伏发电单元21的发电量小于负载功率和储能单元23的充电需求时，直流母线电压降低，双向AC/DC变换器12处于整流状态，能量由市电电网22流向直流母线10，第一双向DC/DC变换器11处于MPPT模式，储能单元23若处于未充满状态时，通过双向DC/DC变换器13为储能单元23充电，待储能单元23充满电后，将控制其不充电，同时由大容量电解电容51维持直流母线电压恒定，重要交流负载由UPS41连接市电电网22供电；
当市电电网22故障时，***孤岛运行，转为离网控制模式，当光伏发电单元21的发电量小于负载功率时，直流母线电压降低，储能单元23通过双向DC/DC变换器13为直流负载31供电，同时通过直流母线10经UPS41给重要交流负载供电，保证重要交流负载的不间断运行。
以上所述，仅为本实用新型较佳实施例而已，故不能依此限定本实用新型实施的范围，即依本实用新型专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本实用新型涵盖的范围内。

Claims (6)

1.一种光伏直交流混合微电网***，包括直流母线，光伏发电单元、市电电网、储能单元、直流负载和监控单元，所述光伏发电单元通过第一单向DC/DC变换器连接至直流母线，所述市电电网通过双向AC/DC变换器连接至直流母线，所述储能单元通过双向DC/DC变换器连接至直流母线，所述直流负载通过第二单向DC/DC变换器连接至直流母线，所述监控单元通信连接第一单向DC/DC变换器、双向AC/DC变换器、双向DC/DC变换器及第二单向DC/DC变换器；其特征在于：还包括UPS和交流负载，所述UPS的输入端连接至直流母线和市电电网，所述UPS的输出端连接交流负载，所述监控单元还通信连接UPS。
2.根据权利要求1所述的一种光伏直交流混合微电网***，其特征在于：还包括用于平衡直流母线电压的大容量电解电容。
3.根据权利要求1所述的一种光伏直交流混合微电网***，其特征在于：所述UPS的输入端与直流母线之间连接有一逆止二极管，该逆止二极管的截止端对应连接UPS的输入端。
4.根据权利要求1所述的一种光伏直交流混合微电网***，其特征在于：所述第一单向DC/DC变换器具有MPPT控制器。
5.根据权利要求1所述的一种光伏直交流混合微电网***，其特征在于：所述储能单元为锂电池。
6.根据权利要求1所述的一种光伏直交流混合微电网***，其特征在于：所述所述监控单元通过CAN总线通信连接第一单向DC/DC变换器、双向AC/DC变换器、双向DC/DC变换器、第二单向DC/DC变换器及UPS。
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