一種光伏發(fā)電并網(wǎng)模擬裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及新能源發(fā)電模擬領(lǐng)域，特別涉及一種光伏發(fā)電并網(wǎng)模擬裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]進(jìn)入21世紀(jì)以來，不可再生的能源資源日漸枯竭和更加難以開采，開采過程中對(duì)環(huán)境造成的危害日益突出，隨著化石能源的枯竭和環(huán)境污染的日益嚴(yán)重，無污染、清潔的可再生能源備受矚目，成為應(yīng)對(duì)能源環(huán)境問題、推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變的重要選擇。因此，以太陽能等為代表的新能源應(yīng)用和研宄也越來越重要。
[0003]太陽能分布廣泛，儲(chǔ)量巨大，是可利用的清潔可再生能源。相對(duì)于水力發(fā)電和潮汐能發(fā)電，太陽光使用不受資源分布地域的限制，可直接開發(fā)和利用無須開采和運(yùn)輸。而相對(duì)于需高成本投建的風(fēng)力發(fā)電，光伏發(fā)電規(guī)模大小隨意，能獨(dú)立發(fā)電，建設(shè)時(shí)間短，維護(hù)簡(jiǎn)單。同時(shí)，相比于核能發(fā)電，太陽能發(fā)電可靠安全，且可以無人值守。太陽能發(fā)電可進(jìn)入家庭，分布式發(fā)電的發(fā)展使太陽能發(fā)電可為家庭帶來切實(shí)利益。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和光伏組件成本的逐步降低，光伏發(fā)電已成為世界各國(guó)緩解化石燃料資源不足，改善環(huán)境的重要發(fā)展方向之一。在各國(guó)政府對(duì)再生資源的重視和大力支持下，太陽能光伏產(chǎn)業(yè)得到了快速的發(fā)展。有數(shù)據(jù)顯示，2013年，全球光伏新增裝機(jī)容量約為27.5GW，較上年的18.1GW上漲幅高達(dá)52%，全球累計(jì)安裝量超過67GW。因此，光伏發(fā)電的模擬研宄對(duì)其以后的進(jìn)一步應(yīng)用推廣有重要的意義。
[0004]為方便科研和教學(xué)，研宄者研發(fā)了許多光伏發(fā)電模擬裝置以盡可能模擬出真實(shí)的光伏輸出。其中一種設(shè)計(jì)是基于本物理仿真思想的方案，通過硬件平臺(tái)的搭建以及軟件開發(fā)，及應(yīng)用電力電子技術(shù)設(shè)計(jì)主功率電路，由平板電腦軟件仿真部分控制DSP控制器，最終實(shí)現(xiàn)模擬光伏輸出。該模擬裝置采用改進(jìn)迭代法的搜索動(dòng)態(tài)負(fù)載穩(wěn)定點(diǎn)的方法比傳統(tǒng)的迭代法相比，更接近光伏輸出實(shí)際情況，可以有效地模擬光伏陣列的輸出，輸出穩(wěn)定且動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快。但模擬限制在最大開路電壓100V，最大短路電流25A，最大輸出功率6kW的光伏輸出。且研宄中討論的負(fù)載為純阻性負(fù)載，沒有考慮到光伏電源的實(shí)際損耗。
[0005]另有一公司設(shè)計(jì)的光伏并網(wǎng)發(fā)電模擬裝置，主電路采用半橋式逆變電路，逆變后的輸出經(jīng)濾波器、變壓器至負(fù)載，以為控制器為系統(tǒng)核心，利用軟件模擬的SPWM信號(hào)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)功率場(chǎng)效應(yīng)管，系統(tǒng)采用反饋控制，通過算法實(shí)現(xiàn)對(duì)給定參考信號(hào)的相位、幅值、頻率跟蹤，可保證輸出與給定信號(hào)同步，并且具備最大功率點(diǎn)跟蹤功能。由于單片機(jī)的資源限制和半橋式逆變存在的不足，該設(shè)計(jì)也應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺陷，提供一種能高性能模擬光伏輸出的光伏發(fā)電并網(wǎng)模擬裝置。
[0007]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種光伏發(fā)電并網(wǎng)模擬裝置，包括控制系統(tǒng)、DC/AC逆變系統(tǒng)、蓄電池模塊、交流調(diào)壓電路、并網(wǎng)開關(guān)及母線；
[0008]所述控制系統(tǒng)包括:
[0009]可調(diào)電阻控制模塊，控制調(diào)整可調(diào)電阻阻值，使輸出與實(shí)際光伏發(fā)電輸出相似；
[0010]電壓/電流檢測(cè)模塊，負(fù)責(zé)對(duì)電網(wǎng)電壓和母線電流進(jìn)行檢測(cè)，并判斷母線和電網(wǎng)交流電是否同頻同相，電壓是否相同；
[0011]逆變控制模塊，控制DC/AC逆變模塊的參數(shù)調(diào)整，若電壓/電流檢測(cè)模塊判斷為同頻同相，則繼續(xù)運(yùn)行，若判斷為不是同頻同相，則調(diào)節(jié)DC/AC逆變模塊使輸出電壓與電網(wǎng)同頻同相；
[0012]并網(wǎng)開關(guān)控制模塊，控制并網(wǎng)開關(guān)的開合閘，若頻率、相位檢測(cè)模塊判斷為同頻同相，則合閘將電能輸送至電網(wǎng)，若判斷為不是同頻同相，則斷開并網(wǎng)開關(guān)；
[0013]交流調(diào)壓控制模塊，控制交流調(diào)壓電路的參數(shù)調(diào)整，若電壓/電流檢測(cè)模塊判斷為電壓相同，則繼續(xù)運(yùn)行，若判斷為電壓不同，則調(diào)節(jié)交流調(diào)壓電路電力電子器件的觸發(fā)角使輸出電壓與電網(wǎng)電壓相同；
[0014]所述DC/AC逆變系統(tǒng)包括:DC/AC逆變模塊和濾波模塊；
[0015]所述蓄電池模塊包括:蓄電池和可調(diào)電阻；
[0016]所述可調(diào)電阻控制模塊與可調(diào)電阻相連接，電壓/電流檢測(cè)模塊與電網(wǎng)和母線相連接，逆變控制模塊與DC/AC逆變模塊相連接，并網(wǎng)開關(guān)控制模塊與并網(wǎng)開關(guān)相連接，交流調(diào)壓控制模塊與交流調(diào)壓電路相連接。
[0017]進(jìn)一步，所述交流調(diào)壓電路中每相負(fù)載設(shè)置為串聯(lián)的數(shù)個(gè)燈泡，數(shù)個(gè)燈泡的最大工作功率之和等于蓄電池的最大輸出功率，直觀顯示光伏發(fā)電的大小，發(fā)電越多，燈泡越亮，發(fā)電越少，燈泡越暗。
[0018]進(jìn)一步，所述可調(diào)電阻控制模塊，包括微控制器，可調(diào)電阻控制電路和顯示電路；本模塊將已投入使用的光伏電站的實(shí)際運(yùn)行輸出作為原始數(shù)據(jù)，錄入微控制器計(jì)算出對(duì)應(yīng)的電阻阻值，自動(dòng)控制調(diào)節(jié)可調(diào)電阻阻值并直觀顯示實(shí)際運(yùn)行時(shí)的電壓/電流值，使蓄電池經(jīng)過可調(diào)電阻后的輸出近似符合實(shí)際光伏輸出；微控制器采集可調(diào)電阻的輸出值并直觀顯示模擬輸出的電壓/電流值，計(jì)算分析輸出值與實(shí)際曲線比較形成偏差值并發(fā)出控制信號(hào)，由可調(diào)電阻控制電路調(diào)節(jié)電阻以逼近光伏實(shí)際輸出。
[0019]進(jìn)一步，所述逆變控制模塊包括微控制器、PI調(diào)節(jié)器和PWM波形發(fā)生器，微控制器與PI調(diào)節(jié)器相連接，PI調(diào)節(jié)器與PWM波形發(fā)生器相連接，微控制器檢測(cè)采集母線與電網(wǎng)交流電頻率、相位分析計(jì)算形成偏差值，采用PI算法處理偏差值得到PWM調(diào)制信號(hào)。
[0020]進(jìn)一步，所述DC/AC逆變模塊包括驅(qū)動(dòng)電路和DC/AC全橋逆變電路，由逆變控制模塊生成PWM脈沖信號(hào)，控制開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷，從而調(diào)整輸出電壓電流的頻率和相位使其與電網(wǎng)頻率和相位在允許范圍內(nèi)相同。
[0021]本實(shí)用新型的有益效果是:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型光伏發(fā)電并網(wǎng)模擬裝置中以蓄電池為電源進(jìn)行光伏發(fā)電的模擬，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能有效快速地選擇模擬設(shè)備進(jìn)行搭建，為光伏發(fā)電系統(tǒng)的利用和研宄提供參考。
【附圖說明】
[0022]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為本實(shí)用新型母線輸出檢測(cè)的控制流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
[0025]如圖1所示，一種光伏發(fā)電并網(wǎng)模擬裝置，包括控制系統(tǒng)、DC/AC逆變系統(tǒng)、蓄電池模塊、交流調(diào)壓電路、并網(wǎng)開關(guān)及母線；
[0026]所述控制系統(tǒng)包括:
[0027]可調(diào)電阻控制模塊，控制調(diào)整可調(diào)電阻阻值，使輸出與實(shí)際光伏發(fā)電