括屋頂光伏陣列1、垂直軸風力發(fā)電機2、不控三相整流器3、第一 DC/DC變換器4、第二 DC/DC變換器5、MPPT控制器10、智能負載控制器9、DC/AC逆變器6、直流負載7、交流負載8、并網接口控制裝置11 ;
光伏陣列I安裝于小區(qū)屋頂，合理利用小區(qū)空間；垂直軸風力發(fā)電機2啟動風速小，風能利用率高；風光互補微電源O輸出電能質量高，穩(wěn)定性強，從負載特性上把小區(qū)負載分為直流與交流兩種類型；光伏發(fā)出的直流電能經第二 DC/DC變換器5升壓連接到直流母線側；垂直軸風力機發(fā)出的交流電能經過整流器與第一 DC/DC變換器4后也連接到直流母線上；直流負載7從直流母線側吸收電能，直流母線側的電能除供應直流負載，富余的經過DC/AC逆變器6，轉換為交流電能連接到交流母線側，供應交流負載8用電；
風光互補微電源使用基于DSP2812的MPPT控制器，便于有效地對微電源進行最大功率跟蹤；MPPT控制器除了具有高性能處理器之外還包括外圍的電壓采樣模塊、電流采樣模塊、以及PWM驅動模塊等相關環(huán)節(jié)；
智能負載控制器在對輸出功率采取精確預測及外界環(huán)境進行實時監(jiān)測的前提下，依據小區(qū)居民的生活需求，靈活地在不同功能的負載之間進行切換；其主要包括功率預測的功率數據模塊及對環(huán)境溫度、濕度、風速進行實時監(jiān)測的檢測模塊，還有在各種功能間進行切換的動作模塊，以及高性能的控制處理模塊。
[0023]本發(fā)明構建的微電網系統(tǒng)充分利用了風能與太陽能在晝夜與季節(jié)上的互補性，在此基礎上全面結合小區(qū)內各種負載的特性與用途以及小區(qū)居民的生活需求靈活地規(guī)劃系統(tǒng)，在陽光充足的白天利用光伏發(fā)電對小區(qū)的美化系統(tǒng)供電；夜晚風力相對較大，利用風力發(fā)電機供應小區(qū)的照明系統(tǒng)用電；在光照強烈的夏季光伏發(fā)電可以供給電熱水系統(tǒng)，滿足小區(qū)居民在夏季較高的熱水需求量；在北風凜冽的冬季，風力發(fā)電機發(fā)出的電能則可以驅動小區(qū)的電暖設備，以確保小區(qū)居民的供暖，而風光互補微電網在不同時間發(fā)電功能的切換則由系統(tǒng)內部的智能負載控制器來實現。
[0024]并網接口控制裝置是微電網與配電網連接的紐帶。在風光互補微電網系統(tǒng)不能滿足小區(qū)用電時通過接口控制從配電網中吸收電能；相反，微電網系統(tǒng)輸出電能有所富余時可以向配電網饋電。
[0025]本發(fā)明做到了風能與太陽能的互補利用，提高了對小區(qū)供電的可靠性；克服了單一分布式電源供電產生的波動性與間歇性問題；結合居民小區(qū)這一使用場合，將光伏陣列安裝于小區(qū)屋頂，將垂直軸風力機安裝于小區(qū)的綠化帶，既合理利用了小區(qū)空間，又可將新能源發(fā)電作為小區(qū)美化的一部分；充分考慮到小區(qū)居民的生活需求，以及小區(qū)智能化的指標。在傳統(tǒng)微電網的基礎上引入智能負載控制器，不僅對微電源輸出功率進行預測，并以此為基礎針對不同的自然環(huán)境在不同功能的負載之間進行切換，以滿足居民的生活需要，同時合理地利用了能源；在微電源的最大功率跟蹤控制器設計方面，使用了基于DSP2812的32位高性能處理器，既加快了 MPPT跟蹤的速度，又提高了跟蹤的精度；對風光互補微電源使用統(tǒng)一的控制器簡化了系統(tǒng)的復雜性，降低了系統(tǒng)的設計難度；在使用了輸出穩(wěn)定性較高的風光互補微電源的前提下，合理地省去了儲能這一環(huán)節(jié)；結合實際分析，大型智能化小區(qū)光伏與風力發(fā)電輸出的電能在一般情況下很難實現小區(qū)供電的自給自足，很多情況下配電網要向小區(qū)饋電，因此儲能裝置對于智能小區(qū)專用的微電網系統(tǒng)不是必不可少的。本著簡化設計，降低成本的原則，省去這一環(huán)節(jié)，做到了微電網系統(tǒng)發(fā)電的“即供即用”。
[0026]以上內容僅為本發(fā)明的較佳實施方式，對于本領域的普通技術人員，依據本發(fā)明的思想，在【具體實施方式】及應用范圍上均會有改變之處，本說明書內容不應理解為對本發(fā)明的限制。
[0027]申請人又一聲明，本發(fā)明通過上述實施例來說明本發(fā)明的實現方法及裝置結構，但本發(fā)明并不局限于上述實施方式，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述方法及結構才能實施。所屬技術領域的技術人員應該明了，對本發(fā)明的任何改進，對本發(fā)明所選用實現方法等效替換及步驟的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護范圍和公開的范圍之內。本發(fā)明并不限于上述實施方式，凡采用和本發(fā)明相似結構及其方法來實現本發(fā)明目的的所有方式，均在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種用于智能小區(qū)的風光互補型微電網系統(tǒng)，其特征在于:包括屋頂光伏陣列(1)、垂直軸風力發(fā)電機(2)、不控三相整流器(3)、第一 DC/DC變換器(4)、第二 DC/DC變換器(5)、DC/AC逆變器(6)、直流負載(7)、交流負載(8)，所述垂直軸風力發(fā)電機與不控三相整流器連接，并通過DC/DC變換器升壓連到直流母線側，所述屋頂光伏陣列直接連接至DC/DC變換器，升壓后連接到直流母線，直流負載與直流母線側相連，直流母線側的電能經過DC/AC逆變器逆變后連接交流母線。2.根據權利要求1所述一種用于智能小區(qū)的風光互補型微電網系統(tǒng)，其特征在于:還包括智能負載控制器(9)，其內部集成有功率數據庫模塊以及外部環(huán)境監(jiān)測模塊；主要功能是依據功率數據庫的數據對某一時間段的出力進行預測，并實時地監(jiān)測外部的環(huán)境變化，根據功率、溫度、光照度等參數決定具體對哪些負載供電才能在有限的功率輸出條件下更好的滿足居民的用電需求，并隨之控制不同功能負載的通斷，實現負載的智能控制。3.根據權利要求1或2所述一種用于智能小區(qū)的風光互補型微電網系統(tǒng)，其特征在于:在風光互補的微電源(O)設有一個基于DSP2812的32位高性能處理器的MPPT控制器(10)，對風光互補微電源采取統(tǒng)一的最大功率跟蹤方法，加快跟蹤的速度，提高跟蹤的精度，降低系統(tǒng)的復雜性。4.根據權利要求1-3任一項所述一種用于智能小區(qū)的風光互補型微電網系統(tǒng)，其特征在于:還包括并網接口控制裝置(11)，其與DC/AC逆變器接口及并網接觸器相連，所述并網接口控制裝置在風光互補系統(tǒng)不能滿足小區(qū)用電時通過接口控制從配電網中吸收電能；相反，微電網系統(tǒng)可向配電網饋電。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于智能小區(qū)的風光互補型微電網系統(tǒng)，包括屋頂光伏陣列、垂直軸風力發(fā)電機、MPPT控制器、智能負載控制器、并網接口控制裝置等設備，采取風光互補型微電源，充分利用了兩種能源的互補性，也提高了電能輸出的穩(wěn)定性與可靠性；對風光互補微電源設計統(tǒng)一的高性能MPPT控制器，更有利于實現最大功率跟蹤，充分利用能源；引入智能負載控制器，根據天氣情況預測發(fā)電量的大小，進行小區(qū)負載的智能控制，最大限度的利用微網電能，滿足用戶在不同時間與季節(jié)的不同需求；并網接口控制裝置可以提高微電網與配電網之間電能傳輸的效率，使兩者能夠協調運行的優(yōu)點。
【IPC分類】H02J3/38
【公開號】CN105048505
【申請?zhí)枴緾N201510521877
【發(fā)明人】吳國慶, 張旭東, 梅文龍, 劉洋, 施佳余, 吳樹謙, 梅梅
【申請人】南通大學
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年8月24日