專利名稱：一種分布式能源接入微電網(wǎng)控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是屬于電カ電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及微電網(wǎng)中能源發(fā)電設(shè)備接入微電網(wǎng)的控制器。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)能源日益緊張的今天，新型能源(如風(fēng)能、光伏等)正不斷發(fā)展，在日常的エ業(yè)生產(chǎn)、居民生活中起到越來越重要的作用，特別是國家電網(wǎng)無法覆蓋的地區(qū)(如島嶼、山區(qū)、礦區(qū)等)。但是，単一的發(fā)電設(shè)備存在功率小、不易保存、利用率低等弱點(diǎn)，由此產(chǎn)生了由多個(gè)能源設(shè)備、儲(chǔ)能裝置共同組成ー個(gè)發(fā)配電系統(tǒng)，即微電網(wǎng)。微電網(wǎng)的原理圖如圖1所
/Jn o微電網(wǎng)是ー個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護(hù)和管理的自治系統(tǒng)，既可以與外部電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，也可以孤立運(yùn)行的分布式發(fā)電系統(tǒng)。微電網(wǎng)的出現(xiàn)改變了傳統(tǒng)單一的發(fā)電模式，是解決利用新能源利用的重要途徑。
·[0004]目前，國內(nèi)外針對微電網(wǎng)的技術(shù)研究尚處于起步階段，針對微電網(wǎng)的控制研究更多的集中在如何探索新能源生成電能的問題上，往往忽視由于各發(fā)電設(shè)備產(chǎn)生的電能功率不同，且電流波形存在較大畸變給微電網(wǎng)帶來的危害，對分布式發(fā)電設(shè)備接入微電網(wǎng)的控制技術(shù)重視程度不足。
發(fā)明內(nèi)容發(fā)明目的針對上述現(xiàn)有存在的問題和不，本實(shí)用新型的目的是提供了ー種分布式能源接入微電網(wǎng)控制器，完成對微電網(wǎng)中各發(fā)電設(shè)備產(chǎn)生的電能進(jìn)行整合，避免輸出的電流波形存在較大畸變給微電網(wǎng)帶來危害。技術(shù)方案為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案ー種分布式能源接入微電網(wǎng)控制器，包括發(fā)電整流模塊、電網(wǎng)接入控制模塊和驅(qū)動(dòng)模塊，其中所述發(fā)電整流模塊，采用三相橋全波整流方式，將多個(gè)整流管封在一個(gè)殼體內(nèi)形成整流電路；所述電網(wǎng)接入控制模塊，包括并聯(lián)連接的總線電容和續(xù)流ニ極管，以及多個(gè)并聯(lián)的場效應(yīng)MOSFET管，從而組成斬波電路；所述驅(qū)動(dòng)模塊，包括驅(qū)動(dòng)器和PWM脈沖生成器，該模塊通過對場效應(yīng)MOSFET管的電壓進(jìn)行采樣，并調(diào)整PWM波的脈沖寬度，然后通過驅(qū)動(dòng)器改變接入微電網(wǎng)的直流電壓平均值。作為優(yōu)選，所述驅(qū)動(dòng)模塊中所述驅(qū)動(dòng)器型號(hào)采用IR2117，而PWM脈沖生成器的型號(hào)采用TL494。有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)完成對微電網(wǎng)中各發(fā)電設(shè)備產(chǎn)生的電能進(jìn)行整合，避免輸出的電流波形存在較大畸變給微電網(wǎng)帶來危害。

圖1為本實(shí)用新型所述微電網(wǎng)原理示意圖；[0010]圖2為本實(shí)用新型所述分布式發(fā)電接入微電網(wǎng)的架構(gòu)圖；圖3為本實(shí)用新型所述控制器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型所述驅(qū)動(dòng)模塊的原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)ー步闡明本實(shí)用新型，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說明本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍，在閱讀了本實(shí)用新型之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本實(shí)用新型的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍?？紤]到如不對各發(fā)電設(shè)備的入網(wǎng)電能進(jìn)行控制，勢必會(huì)嚴(yán)重影響微電網(wǎng)的電能質(zhì)量，繼而對電網(wǎng)內(nèi)電負(fù)荷的供電產(chǎn)生影響，也無法接入主電網(wǎng)，特研制本實(shí)用新型。本實(shí)用新型在分布式發(fā)電機(jī)接入微電網(wǎng)的架構(gòu)中地位，如圖2所示。本實(shí)用新型控制器將發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交流電整流為直流。通過并聯(lián)MOSFET場效應(yīng)管進(jìn)行斬波變換后，將各發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電流進(jìn)行合井。實(shí)用新型控制器的結(jié)構(gòu)和原理如圖3所示。實(shí)用新型控制器分為3個(gè)模塊發(fā)電整流模塊1、電網(wǎng)接入控制模塊2、驅(qū)動(dòng)模塊3?？刂破鞲髂K工作原理如下 發(fā)電整流模塊1:模塊采用三相橋全波整流橋原理，將數(shù)個(gè)整流管封在ー個(gè)殼內(nèi)，構(gòu)成ー個(gè)完整的整流電路，將交流轉(zhuǎn)化為直流。整流電路中，三相中的每ー相都和零線單獨(dú)形成了全波整流電路，其整流出的三個(gè)電壓全波依次相差疊加，其最低點(diǎn)電壓Umin計(jì)算公式如下Umj=Up^sin [ (1/2) * (180° -120° )1 = (1/2) 式中的&是發(fā)電機(jī)輸出的交流電壓幅值。電網(wǎng)接入控制模塊2:模塊由總線電容、續(xù)流ニ極管和多個(gè)并聯(lián)的場效應(yīng)MOSFET管共同組成。總線電容——儲(chǔ)藏電荷量，主要作用為濾波。通過介入容量較大的總線電容調(diào)節(jié)輸出波形。快速續(xù)流ニ極管——保證當(dāng)關(guān)斷時(shí)電流持續(xù)流經(jīng)電感，不會(huì)產(chǎn)生可能導(dǎo)致半導(dǎo)體器件損壞的反向電壓。多個(gè)并聯(lián)的場效應(yīng)MOSFET開關(guān)管并聯(lián)成斬波電路。控制器驅(qū)動(dòng)模塊3 驅(qū)動(dòng)模塊3通過對電網(wǎng)接入控制模塊2各MOSFET開關(guān)管采用基于脈沖寬度調(diào)制(Pulse Width Modulation,簡稱PWM)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。利用開關(guān)管通斷將直流電源電壓斷續(xù)輸出，通過通斷時(shí)間的變化來改變接入微電網(wǎng)的直流電壓平均值，將固定電壓的直流電源變成平均值可調(diào)的直流電源。本實(shí)用新型采用開關(guān)管通斷周期T保持不變，只改變器件每次導(dǎo)通的時(shí)間，即定頻調(diào)寬的方法實(shí)現(xiàn)對輸出電壓的控制。其脈寬調(diào)制開關(guān)頻率高，系統(tǒng)響應(yīng)速度快，動(dòng)態(tài)抗擾能力強(qiáng)。開關(guān)管工作在開關(guān)狀態(tài)損耗小、裝置效率高，對電網(wǎng)影響小污染少且效率高。驅(qū)動(dòng)電路中使用IR2117驅(qū)動(dòng)器，它采用高壓集成電路技術(shù)和無閂鎖CMOS技術(shù)，并采用雙直插式封裝，可用于工作母線電壓高達(dá)600V的系統(tǒng)中。其輸入與標(biāo)準(zhǔn)的CMOS電平兼容，輸出驅(qū)動(dòng)特性可滿足交叉導(dǎo)通時(shí)間最短的大電流驅(qū)動(dòng)輸出級(jí)的設(shè)計(jì)要求。其懸浮通道與自舉技術(shù)的應(yīng)用使其可直接用來驅(qū)動(dòng)母線電壓高達(dá)600V的MOSFET場效應(yīng)管。圖4給出了本實(shí)用新型采用IR2117驅(qū)動(dòng)MOSFET的原理圖，圖中PWM的脈沖形成由專用集成電路TL494來獲得，V5采用自舉技術(shù)獲得。當(dāng)IR2117獲得采樣電壓后，調(diào)整MOSFET導(dǎo)通時(shí)間改變接入微電網(wǎng)的直流電壓平均值。在設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路時(shí)我們特別注重以下2點(diǎn)(I) IR2117的匕由K。。采用自舉技術(shù)得到，可用來驅(qū)動(dòng)工作母線電壓不高于600V系統(tǒng)中的MOSFET?？紤]回路中電感的存在VXBLLdi/dt等因素引起的電壓過沖，應(yīng)用于母線電壓不高于400V。(2)從IR2117到被驅(qū)動(dòng)的MOSFET的引線盡可能短，其往返引線長度限于200mm以內(nèi)，使用絞線或同軸電纜屏蔽線。將被驅(qū)動(dòng)的MOSFET與IR2117裝于同一印制板上用印刷線條直接相連。測試結(jié)果根據(jù)上述控制原理和實(shí)現(xiàn)方案，測試控制器。采用該控制器的2KW柴油發(fā)電設(shè)備測試結(jié)果如下(I)輸入電壓允許范圍在輸入電壓為200 400V的范圍內(nèi)，輸出電流保持穩(wěn)定；(2)輸出電壓在60%負(fù)載條件下,平均輸出電流為為18. 01V,輸出電壓穩(wěn)定度≤0. 04 ；(3)電流調(diào)整率在各種負(fù)載條件下，電源電流調(diào)整率彡0. 18 ；(4)負(fù)載調(diào)整率以50%負(fù)載為基準(zhǔn)，負(fù)載電流調(diào)整率彡0. 14 ；(5)輸出電流紋波當(dāng)負(fù)載電壓為220V時(shí)，輸出電流紋波峰一峰值(Up-p) ^ 0. 5A ；(6)負(fù)載能力當(dāng)輸出電流達(dá)到75A時(shí)，輸出電壓仍保持穩(wěn)定，對應(yīng)功率ミIOOOff ；(7)效率采用電阻性負(fù)載時(shí)，測試效率為85% ；(8)動(dòng)態(tài)響應(yīng)系統(tǒng)對輸入電壓和負(fù)載的突變能及時(shí)快速地響應(yīng)。
權(quán)利要求1.一種分布式能源接入微電網(wǎng)控制器，其特征在于包括發(fā)電整流模塊、電網(wǎng)接入控制模塊和驅(qū)動(dòng)模塊，其中所述發(fā)電整流模塊，采用三相橋全波整流方式，將多個(gè)整流管封在一個(gè)殼體內(nèi)形成整流電路；所述電網(wǎng)接入控制模塊，包括并聯(lián)連接的總線電容和續(xù)流二極管，以及多個(gè)并聯(lián)的場效應(yīng)MOSFET管，從而組成斬波電路；所述驅(qū)動(dòng)模塊，包括驅(qū)動(dòng)器和PWM脈沖生成器，該模塊通過對場效應(yīng)MOSFET管的電壓進(jìn)行采樣，并調(diào)整PWM波的脈沖寬度，然后通過驅(qū)動(dòng)器改變接入微電網(wǎng)的直流電壓平均值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述分布式能源接入微電網(wǎng)控制器，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)模塊中所述驅(qū)動(dòng)器型號(hào)采用IR2117，而PWM脈沖生成器的型號(hào)采用TL494。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種分布式能源接入微電網(wǎng)控制器，包括發(fā)電整流模塊、電網(wǎng)接入控制模塊和驅(qū)動(dòng)模塊，其中所述發(fā)電整流模塊，采用三相橋全波整流方式，將多個(gè)整流管封在一個(gè)殼體內(nèi)形成整流電路；所述電網(wǎng)接入控制模塊，包括并聯(lián)連接的總線電容和續(xù)流二極管，以及多個(gè)并聯(lián)的場效應(yīng)MOSFET管，從而組成斬波電路；所述驅(qū)動(dòng)模塊，包括驅(qū)動(dòng)器和PWM脈沖生成器，該模塊通過對場效應(yīng)MOSFET管的電壓進(jìn)行采樣，并調(diào)整PWM波的脈沖寬度，然后通過驅(qū)動(dòng)器改變接入微電網(wǎng)的直流電壓平均值。本實(shí)用新型完成對微電網(wǎng)中各發(fā)電設(shè)備產(chǎn)生的電能進(jìn)行整合，避免輸出的電流波形存在較大畸變給微電網(wǎng)帶來危害。
文檔編號(hào)H02J3/38GK202888858SQ201220527228
公開日2013年4月17日 申請日期2012年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月15日
發(fā)明者趙玉鑫 申請人:趙玉鑫