分布式電源并網(wǎng)控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種分布式電源并網(wǎng)控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著能源技術(shù)的發(fā)展，分布式發(fā)電技術(shù)得到進步，分布式發(fā)電由于供電靈活、能源利用率高等特點備受推崇，但眾多分布式的介入會導(dǎo)致電力系統(tǒng)控制策略的失調(diào)，最能夠兩全其美的辦法是改善現(xiàn)有分布式電源的外特性，使其適應(yīng)現(xiàn)有電力系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明需要提出一種分布式電源并網(wǎng)控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)分布式電源與配電網(wǎng)的柔性連接，保證分布式電源并網(wǎng)的可靠性。
[0004]為解決上述問題，本發(fā)明實施例提出一種分布式電源并網(wǎng)控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括:分布式電源；旁路并網(wǎng)逆變電路，所述旁路并網(wǎng)逆變電路分別與所述分布式電源和電網(wǎng)相連；虛擬同步發(fā)電機電路，所述虛擬同步發(fā)電機電路分別與所述分布式電源和所述電網(wǎng)相連；和主控裝置，在有并網(wǎng)需求時，所述主控裝置根據(jù)所述虛擬同步發(fā)電機電路的狀態(tài)，對所述分布式電源、所述旁路并網(wǎng)逆變電路和所述虛擬同步發(fā)電機電路進行控制以使所述分布式電源與所述電網(wǎng)并網(wǎng)運行。
[0005]根據(jù)本發(fā)明實施例的分布式電源并網(wǎng)控制系統(tǒng)，在檢測到并網(wǎng)需求時，主控裝置根據(jù)虛擬同步發(fā)電機電路的狀態(tài)對分布式電源、旁路并網(wǎng)逆變電路和虛擬同步發(fā)電機電路進行控制，將虛擬同步發(fā)電機電路和旁路并網(wǎng)逆變電路即傳統(tǒng)逆變器旁路并網(wǎng)雙冗余設(shè)計，保證分布式電源并網(wǎng)的穩(wěn)定性，可以實現(xiàn)虛擬同步發(fā)電機電路自主參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)，控制簡單，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)。
[0006]具體地，在所述虛擬同步發(fā)電機電路正常時，所述主控裝置控制所述分布式電源開啟，且控制所述虛擬同步發(fā)電機電路接通，以及控制所述旁路并網(wǎng)逆變電路關(guān)閉，所述分布式電源通過所述虛擬同步發(fā)電機電路并入所述電網(wǎng)；或者，在所述虛擬同步發(fā)電機電路異常時，所述主控裝置控制所述分布式電源開啟，且控制所述虛擬同步發(fā)電機電路關(guān)閉，以及控制所述旁路并網(wǎng)逆變電路接通，所述分布式電源通過所述旁路并網(wǎng)逆變電路并入所述電網(wǎng)。
[0007]進一步地，所述虛擬同步發(fā)電機電路包括:儲能裝置和雙向直流變換器，所述雙向直流變換器與所述儲能裝置相連；同步逆變器，所述同步逆變器分別與所述分布式電源和雙向直流變換器連接，且通過接觸器與所述電網(wǎng)相連；所述主控裝置還用于在所述虛擬同步發(fā)電機自檢正常，且所述儲能裝置的電量低于預(yù)設(shè)電量時，控制所述同步逆變器和所述雙向直流變換器啟動，所述同步逆變器通過對所述電網(wǎng)的電流進行整流，并通過所述雙向直流變換器為所述儲能裝置進行充電，直至所述儲能裝置的電量大于電量閾值，所述主控裝置控制所述雙向直流變換器和所述同步逆變器停止運行。
[0008]在本發(fā)明的一些實施例中，所述主控裝置還用于在所述虛擬同步發(fā)電機電路自檢正常且所述儲能裝置的電量高于所述預(yù)設(shè)電量時，控制所述雙向直流變換器啟動以建立直流母線，并控制所述分布式電源和所述同步逆變器開啟且并入所述直流母線，以及在符合并網(wǎng)條件時控制所述接觸器吸合以使所述分布式電源并入所述電網(wǎng)。
[0009]進一步地，所述主控裝置還用于在所述分布式電源與所述電網(wǎng)并網(wǎng)運行時檢測直流母線電壓，并根據(jù)所述直流母線電壓反饋信號至所述雙向直流變換器，如果所述直流母線電壓小于第一電壓閾值，所述雙向直流變換器控制所述儲能裝置進行放電。
[0010]更進一步地，如果所述直流母線電壓大于第二電壓閾值，所述雙向直流變換器控制所述儲能裝置進行充電，其中，所述第二電壓閾值大于所述第一電壓閾值。
[0011 ] 另外，所述虛擬同步發(fā)電機電路還包括卸放單元，在所述直流母線電壓大于所述第二電壓閾值時，如果在向所述儲能裝置充電之后所述直流母線電壓仍然大于所述第二電壓閾值，則所述主控裝置控制所述卸放單元進行放電。
[0012]進一步地，所述旁路并網(wǎng)逆變電路包括:并網(wǎng)逆變器，所述并網(wǎng)逆變器的一端與所述分布式電源連接；旁路接觸器，所述旁路接觸器一端與所述并網(wǎng)逆變器的另一端相連，所述旁路逆變器的另一端與所述電網(wǎng)相連；所述主控裝置在所述虛擬同步發(fā)電機電路異常時，控制所述并網(wǎng)逆變器啟動，并控制所述旁路接觸器吸合。
[0013]在本發(fā)明的一些實施例中，所述主控裝置還用于進行故障診斷，并在發(fā)生故障時根據(jù)故障等級進行提示
【附圖說明】
[0014]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的分布式電源并網(wǎng)控制系統(tǒng)的框圖；
[0015]圖2是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的分布式電源并網(wǎng)控制系統(tǒng)的電路示意圖；
[0016]圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的分布式電網(wǎng)控制系統(tǒng)的工作過程的流程圖；
[0017]圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一個具體實施例的主控裝置進行故障診斷的對應(yīng)表格。
【具體實施方式】
[0018]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0019]本發(fā)明實施例的分布式電源并網(wǎng)控制系統(tǒng)借鑒同步發(fā)電機在電力系統(tǒng)運行中的優(yōu)點，考慮到分布式電源若具有同步發(fā)電機的大阻抗、大慣性、調(diào)壓、調(diào)頻、調(diào)功的特點，則分布式電源不會影響電力系統(tǒng)的運行，分布式電源與電力系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)完美融合。另外有人指出，將逆變器與同步發(fā)電機從數(shù)學(xué)上等價起來，能夠解決分布式電源接入電網(wǎng)和逆變器并聯(lián)運行的系列關(guān)鍵問題，將分布式電源并網(wǎng)逆變器模擬為同步發(fā)電機運行的技術(shù)，可實現(xiàn)分布式電源與配電網(wǎng)的柔性連接，是解決大規(guī)模分布式電源并網(wǎng)的有效途徑之一。
[0020]再就是，基于虛擬同步發(fā)電機的智能電網(wǎng)架構(gòu)利用同步電機的同步機制統(tǒng)一了常規(guī)電源、新能源以及絕大部分負(fù)荷與輸配網(wǎng)的接口問題，常規(guī)電源通過同步機接入電網(wǎng)，新能源以及絕大部分負(fù)荷通過虛擬同步發(fā)電機(具有常規(guī)同步機數(shù)學(xué)模型的電力電子變流器)接入電網(wǎng)，從而使得電力系統(tǒng)中的電源和負(fù)荷都能同等、自主地參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)，真正地實現(xiàn)即插即用，使得通訊網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)不再是智能電網(wǎng)底層控制的必需而只是高端性能的使能者，為實現(xiàn)智能電網(wǎng)奠定了堅實可行的物理基礎(chǔ)。這一架構(gòu)實現(xiàn)了系統(tǒng)控制理論、電力電子和電力系統(tǒng)等多學(xué)科的完美結(jié)合。
[0021]目前的虛擬同步發(fā)電機內(nèi)核心的同步逆變器克服了傳統(tǒng)逆變器無慣性并網(wǎng)給電網(wǎng)帶來沖擊，能夠?qū)崿F(xiàn)分布式電源與配電網(wǎng)的柔性連接。本發(fā)明實施例的分布式電源并網(wǎng)控制系統(tǒng)的基本思路即利用上位機主控系統(tǒng)將同步逆變器、雙向直流變換器、儲能裝置、分布式電源等部件協(xié)調(diào)管控，將虛擬同步發(fā)電機并網(wǎng)和傳統(tǒng)逆變器旁路并網(wǎng)雙冗余設(shè)計保證了并網(wǎng)可靠性，真正實現(xiàn)智能化虛擬同步發(fā)電機。
[0022]下面參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明實施例的分布式電源并網(wǎng)控制系統(tǒng)。
[0023]圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的分布式電源并網(wǎng)控制系統(tǒng)的框圖，如圖1所示，該控制系統(tǒng)100包括分布式電源10、旁路并網(wǎng)逆變電路20、虛擬同步發(fā)電機電路30和主控裝置40。
[0024]其中，分布式電源10可以為分散式風(fēng)能、分散式太陽能、分散式發(fā)電機或者分散式燃料電池等發(fā)電設(shè)備。旁路并網(wǎng)逆變電路20分別與分布式電源10和電網(wǎng)50相連；虛擬同步發(fā)電機電路30分別與分布式電源10和電網(wǎng)50相連；在本發(fā)明的實施例中，分布式電源10既可以通過傳統(tǒng)的并網(wǎng)逆變器即旁路并網(wǎng)逆變電路20并網(wǎng)，也可以通過虛擬同步發(fā)電機電路30并網(wǎng)。
[0025]在通過人為實施有并網(wǎng)需求時，主控裝置40根據(jù)虛擬同步發(fā)電機電路30的狀態(tài)，對分布式電源10、旁路并網(wǎng)逆變電路20和虛擬同步發(fā)電機電路30進行控制以使分布式電源10與電網(wǎng)50并網(wǎng)運行。
[0026]具體地，在虛擬同步發(fā)電機電路30正常時，主控裝置40控制分布式電源10開啟，且控制虛擬同步發(fā)電機電路30接通，以及控制旁路并網(wǎng)逆變電路20關(guān)閉，分布式電源10通過虛擬同步發(fā)電機電路30并入電網(wǎng)50 ;或者，在虛擬同步發(fā)電機電路30異常時，主控裝置40控制分布式電源10開啟，且控制虛擬同步發(fā)電機電路30關(guān)閉，以及控制旁路并網(wǎng)逆變電路20接通，分布式電源10通過旁路并網(wǎng)逆變電路20并入電網(wǎng)50。
[0027]進一步地，如圖2所示，旁路并網(wǎng)逆變電路20即傳統(tǒng)的并網(wǎng)逆變電路包括并網(wǎng)逆變器21和旁路接觸器22。并網(wǎng)逆變器21的一端與分布式電源10連接；旁路接觸器22 —端與并網(wǎng)逆變器21的另一端相連，旁路逆變器21的另一端與電網(wǎng)50相連。主控裝置40在虛擬同步發(fā)電機電路30異常時，例如，虛擬同步發(fā)電機電路30自檢不成功，或者通信有問題，主控裝置40控制并網(wǎng)逆變器21啟動，并控制旁路接觸器22吸合，從而分布式電源10通過傳統(tǒng)的逆變電路接入電網(wǎng)