本發(fā)明屬于直流微網(wǎng)系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種低成本的風(fēng)光柴儲直流微網(wǎng)蓄電池充電控制系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

隨著可再生能源技術(shù)的不斷發(fā)展，對于風(fēng)、光等自然能源的開發(fā)利用已日趨成熟?；陲L(fēng)光柴儲的直流微網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用也越來越多。直流微網(wǎng)是采用直流配電方式、通過公共直流母線將分布式電源連接起來的可控系統(tǒng)。與交流微網(wǎng)相比，直流微網(wǎng)不需要對相位和頻率進(jìn)行控制，減少了能量變換環(huán)節(jié)，控制簡單可靠。

對于傳統(tǒng)的風(fēng)光柴儲直流微網(wǎng)而言，蓄電池通常通過一個雙向變換器與母線并接，由此實現(xiàn)其充放電控制，系統(tǒng)運行過程中需要動態(tài)調(diào)整主電源來控制能量分配，比如當(dāng)可再生能源充足時，蓄電池將作為負(fù)荷，此時可再生能源作為主電源將工作在電壓源模式來維持母線電壓穩(wěn)定；當(dāng)可再生能源不足時，蓄電池將作為主電源維持母線電壓穩(wěn)定，此時可再生能源控制切換為最大功率輸出控制模式。當(dāng)蓄電池電量過低時，則啟動備用電源柴油發(fā)電機(jī)為蓄電池充電，同時維持本地負(fù)荷的正常運作。在蓄電池的充放電過程中，需要通過雙向變化器來實現(xiàn)能量的雙向流動，這無疑增加了系統(tǒng)的硬件成本以及運行可靠性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種低成本的風(fēng)光柴儲直流微網(wǎng)蓄電池充電控制系統(tǒng)及方法，

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案為：一種低成本的風(fēng)光柴儲直流微網(wǎng)蓄電池充電控制系統(tǒng)，其特征在于：蓄電池直接與直流母線連接；本系統(tǒng)包括用于將蓄電池的實時電壓和預(yù)設(shè)的蓄電池充電電壓相比較從而進(jìn)行PI調(diào)節(jié)和限幅的外環(huán)調(diào)節(jié)器、用于將外環(huán)調(diào)節(jié)器輸出的信號與蓄電池的實時電流相比較從而進(jìn)行PI調(diào)節(jié)和限幅的內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)器、用于利用內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)器的結(jié)果控制柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速控制器。

一種風(fēng)光柴儲直流微網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于：它包括分布式電源、蓄電池、柴油發(fā)電機(jī)、直流母線、直流負(fù)荷、中央控制器和所述的低成本的風(fēng)光柴儲直流微網(wǎng)蓄電池充電控制系統(tǒng)；其中，分布式電源和柴油發(fā)電機(jī)分別通過電壓調(diào)理電路連接至直流母線；中央控制器用于協(xié)調(diào)分布式電源、蓄電池和柴油發(fā)電機(jī)的運轉(zhuǎn)，保持直流母線電壓在一定范圍內(nèi)。

按上述風(fēng)光柴儲直流微網(wǎng)系統(tǒng)，本直流微網(wǎng)系統(tǒng)還包括卸載負(fù)荷模塊和由中央控制器控制的卸荷控制器。

所述的風(fēng)光柴儲直流微網(wǎng)系統(tǒng)的控制方法，其特征在于：當(dāng)蓄電池的電壓小于最小電壓時，啟動柴油發(fā)電機(jī)，利用低成本的風(fēng)光柴儲直流微網(wǎng)蓄電池充電控制系統(tǒng)控制柴油發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，直到蓄電池的電壓大于或等于柴油機(jī)停機(jī)電壓閾值U_th，停止柴油發(fā)電機(jī)；

當(dāng)蓄電池的電壓大于最大電壓，啟動卸載負(fù)荷模塊，直到蓄電池的電壓大于或等于柴油機(jī)停機(jī)電壓閾值，關(guān)閉卸載負(fù)荷模塊；

其中柴油機(jī)停機(jī)電壓閾值小于最大電壓。

本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明直接通過調(diào)節(jié)柴油發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速來控制柴油發(fā)電機(jī)輸出的充電電壓，省去了充電控制變換器，節(jié)約了硬件資源，成本更低。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實施例的風(fēng)光柴儲直流微網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖2為本發(fā)明一實施例的蓄電池充電控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖3為本發(fā)明一實施例的系統(tǒng)工作流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實例和附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

本發(fā)明提供一種低成本的風(fēng)光柴儲直流微網(wǎng)蓄電池充電控制系統(tǒng)，如圖2所示，蓄電池直接與直流母線連接；本系統(tǒng)包括用于將蓄電池的實時電壓和預(yù)設(shè)的蓄電池充電電壓相比較從而進(jìn)行PI調(diào)節(jié)和限幅的外環(huán)調(diào)節(jié)器、用于將外環(huán)調(diào)節(jié)器輸出的信號與蓄電池的實時電流相比較從而進(jìn)行PI調(diào)節(jié)和限幅的內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)器、用于利用內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)器的結(jié)果控制柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速控制器。蓄電池采用直接與母線并接的接線方式，柴油發(fā)電機(jī)輸出通過三相不控整流再經(jīng)電容濾波得到充電直流電壓，并接到直流母線上。在給予柴油發(fā)電機(jī)固定勵磁電壓的基礎(chǔ)上，對系統(tǒng)進(jìn)行了充電的雙閉環(huán)控制：外環(huán)給定蓄電池充電電壓，反饋為電池電壓；內(nèi)環(huán)為蓄電池電流，通過外環(huán)調(diào)節(jié)器限幅環(huán)節(jié)限制蓄電池最大充電電流；通過內(nèi)環(huán)限幅環(huán)節(jié)限制發(fā)電機(jī)最大轉(zhuǎn)速，內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)器輸出控制轉(zhuǎn)速。由此，通過調(diào)節(jié)柴油發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)對其輸出電壓的調(diào)節(jié)，從而可以實現(xiàn)蓄電池充電控制。

一種風(fēng)光柴儲直流微網(wǎng)系統(tǒng)，如圖1所示，它包括分布式電源、蓄電池、柴油發(fā)電機(jī)、直流母線、直流負(fù)荷、中央控制器和所述的低成本的風(fēng)光柴儲直流微網(wǎng)蓄電池充電控制系統(tǒng)；其中，分布式電源和柴油發(fā)電機(jī)分別通過電壓調(diào)理電路連接至直流母線；中央控制器用于協(xié)調(diào)分布式電源、蓄電池和柴油發(fā)電機(jī)的運轉(zhuǎn)，保持直流母線電壓在一定范圍內(nèi)。本直流微網(wǎng)系統(tǒng)還包括卸載負(fù)荷模塊和由中央控制器控制的卸荷控制器。柴油發(fā)電機(jī)、鉛酸蓄電池、光伏電池、直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)作為系統(tǒng)的能源設(shè)備，通過相應(yīng)的變換器、控制器來協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)，維持母線電壓在一定范圍內(nèi)的穩(wěn)定，可以直接為本地的直流負(fù)荷進(jìn)行穩(wěn)定供電，另外還可通過UPS逆變模塊實現(xiàn)對交流負(fù)荷的供電。系統(tǒng)還配有卸荷部分，當(dāng)系統(tǒng)產(chǎn)生多余能量時能通過控制卸載負(fù)荷進(jìn)行消耗，維持系統(tǒng)能量平衡。

所述的風(fēng)光柴儲直流微網(wǎng)系統(tǒng)的控制方法，如圖3所示，當(dāng)蓄電池的電壓小于最小電壓時，啟動柴油發(fā)電機(jī)，利用低成本的風(fēng)光柴儲直流微網(wǎng)蓄電池充電控制系統(tǒng)控制柴油發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，直到蓄電池的電壓大于或等于柴油機(jī)停機(jī)電壓閾值，停止柴油發(fā)電機(jī)；當(dāng)蓄電池的電壓大于最大電壓，啟動卸載負(fù)荷模塊，直到蓄電池的電壓大于或等于柴油機(jī)停機(jī)電壓閾值，關(guān)閉卸載負(fù)荷模塊；其中柴油機(jī)停機(jī)電壓閾值小于最大電壓。

因為蓄電池的電壓始終與其荷電量正相關(guān)，因此可以通過對其電壓的檢測實現(xiàn)對其剩余荷電量的監(jiān)控。在正常電壓范圍內(nèi)系統(tǒng)正常運行時，風(fēng)機(jī)以及光伏始終工作在最大功率輸出模式，蓄電池的充放電由可再生能源的供給量決定?？稍偕茉闯渥銜r會將多余功率提供給電池充電，不足時則需要蓄電池補(bǔ)足負(fù)荷的缺額功率。當(dāng)母線電壓低于閾值時，啟動柴油發(fā)電機(jī)充電，并且在電壓達(dá)到柴油機(jī)停機(jī)電壓閾值時停機(jī)；當(dāng)母線高于時，則投入卸載負(fù)荷。

以上實施例僅用于說明本發(fā)明的設(shè)計思想和特點，其目的在于使本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于上述實施例。所以，凡依據(jù)本發(fā)明所揭示的原理、設(shè)計思路所作的等同變化或修飾，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。