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(jìn)步，分布式發(fā)電由于供電靈活、能源利用率高等特點(diǎn)備受推崇，但眾多分布式的介入會(huì)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(wèn)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(shí)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(wèn)題，本發(fā)明實(shí)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(jī)電路，所述虛擬同步發(fā)電機(jī)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(shí)，所述主控裝置根據(jù)所述虛擬同步發(fā)電機(jī)電路的狀態(tài)，對(duì)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(jī)電路進(jìn)行控制以使所述分布式電源與所述電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行。
[0005]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的分布式電源并網(wǎng)控制系統(tǒng)，在檢測(cè)到并網(wǎng)需求時(shí)，主控裝置根據(jù)虛擬同步發(fā)電機(jī)電路的狀態(tài)對(duì)分布式電源、旁路并網(wǎng)逆變電路和虛擬同步發(fā)電機(jī)電路進(jìn)行控制，將虛擬同步發(fā)電機(jī)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(jì)，保證分布式電源并網(wǎng)的穩(wěn)定性，可以實(shí)現(xiàn)虛擬同步發(fā)電機(jī)電路自主參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)，控制簡(jiǎn)單，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。
[0006]具體地，在所述虛擬同步發(fā)電機(jī)電路正常時(shí)，所述主控裝置控制所述分布式電源開(kāi)啟，且控制所述虛擬同步發(fā)電機(jī)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(guò)所述虛擬同步發(fā)電機(jī)電路并入所述電網(wǎng)；或者，在所述虛擬同步發(fā)電機(jī)電路異常時(shí)，所述主控裝置控制所述分布式電源開(kāi)啟，且控制所述虛擬同步發(fā)電機(jī)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(guò)所述旁路并網(wǎng)逆變電路并入所述電網(wǎng)。
[0007]進(jìn)一步地，所述虛擬同步發(fā)電機(jī)電路包括:儲(chǔ)能裝置和雙向直流變換器，所述雙向直流變換器與所述儲(chǔ)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(guò)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(jī)自檢正常，且所述儲(chǔ)能裝置的電量低于預(yù)設(shè)電量時(shí)，控制所述同步逆變器和所述雙向直流變換器啟動(dòng)，所述同步逆變器通過(guò)對(duì)所述電網(wǎng)的電流進(jìn)行整流，并通過(guò)所述雙向直流變換器為所述儲(chǔ)能裝置進(jìn)行充電，直至所述儲(chǔ)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(yùn)行。
[0008]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述主控裝置還用于在所述虛擬同步發(fā)電機(jī)電路自檢正常且所述儲(chǔ)能裝置的電量高于所述預(yù)設(shè)電量時(shí)，控制所述雙向直流變換器啟動(dòng)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(kāi)啟且并入所述直流母線，以及在符合并網(wǎng)條件時(shí)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(jìn)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(yùn)行時(shí)檢測(cè)直流母線電壓，并根據(jù)所述直流母線電壓反饋信號(hào)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(chǔ)能裝置進(jìn)行放電。
[0010]更進(jìn)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(chǔ)能裝置進(jìn)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(jī)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(shí)，如果在向所述儲(chǔ)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(jìn)行放電。
[0012]進(jìn)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(jī)電路異常時(shí)，控制所述并網(wǎng)逆變器啟動(dòng)，并控制所述旁路接觸器吸合。
[0013]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述主控裝置還用于進(jìn)行故障診斷，并在發(fā)生故障時(shí)根據(jù)故障等級(jí)進(jìn)行提示
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)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(gè)實(shí)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(gè)具體實(shí)施例的分布式電網(wǎng)控制系統(tǒng)的工作過(guò)程的流程圖；
[0017]圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施例的主控裝置進(jìn)行故障診斷的對(duì)應(yīng)表格。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)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(hào)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(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0019]本發(fā)明實(shí)施例的分布式電源并網(wǎng)控制系統(tǒng)借鑒同步發(fā)電機(jī)在電力系統(tǒng)運(yùn)行中的優(yōu)點(diǎn)，考慮到分布式電源若具有同步發(fā)電機(jī)的大阻抗、大慣性、調(diào)壓、調(diào)頻、調(diào)功的特點(diǎn)，則分布式電源不會(huì)影響電力系統(tǒng)的運(yùn)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(jī)從數(shù)學(xué)上等價(jià)起來(lái)，能夠解決分布式電源接入電網(wǎng)和逆變器并聯(lián)運(yùn)行的系列關(guān)鍵問(wèn)題，將分布式電源并網(wǎng)逆變器模擬為同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行的技術(shù)，可實(shí)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(jī)的智能電網(wǎng)架構(gòu)利用同步電機(jī)的同步機(jī)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(wèn)題，常規(guī)電源通過(guò)同步機(jī)接入電網(wǎng)，新能源以及絕大部分負(fù)荷通過(guò)虛擬同步發(fā)電機(jī)(具有常規(guī)同步機(jī)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(shí)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(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)奠定了堅(jiān)實(shí)可行的物理基礎(chǔ)。這一架構(gòu)實(shí)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(jī)內(nèi)核心的同步逆變器克服了傳統(tǒng)逆變器無(wú)慣性并網(wǎng)給電網(wǎng)帶來(lái)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(shí)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(jī)主控系統(tǒng)將同步逆變器、雙向直流變換器、儲(chǔ)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(jī)并網(wǎng)和傳統(tǒng)逆變器旁路并網(wǎng)雙冗余設(shè)計(jì)保證了并網(wǎng)可靠性，真正實(shí)現(xiàn)智能化虛擬同步發(fā)電機(jī)。
[0022]下面參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)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(gè)實(shí)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(jī)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(yáng)能、分散式發(fā)電機(jī)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(jī)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(shí)施例中，分布式電源10既可以通過(guò)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(guò)虛擬同步發(fā)電機(jī)電路30并網(wǎng)。
[0025]在通過(guò)人為實(shí)施有并網(wǎng)需求時(shí)，主控裝置40根據(jù)虛擬同步發(fā)電機(jī)電路30的狀態(tài)，對(duì)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(jī)電路30進(jìn)行控制以使分布式電源10與電網(wǎng)50并網(wǎng)運(yùn)行。
[0026]具體地，在虛擬同步發(fā)電機(jī)電路30正常時(shí)，主控裝置40控制分布式電源10開(kāi)啟，且控制虛擬同步發(fā)電機(jī)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(guò)虛擬同步發(fā)電機(jī)電路30并入電網(wǎng)50 ;或者，在虛擬同步發(fā)電機(jī)電路30異常時(shí)，主控裝置40控制分布式電源10開(kāi)啟，且控制虛擬同步發(fā)電機(jī)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(guò)旁路并網(wǎng)逆變電路20并入電網(wǎng)50。
[0027]進(jìn)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(jī)電路30異常時(shí)，例如，虛擬同步發(fā)電機(jī)電路30自檢不成功，或者通信有問(wèn)題，主控裝置40控制并網(wǎng)逆變器21啟動(dòng)，并控制旁路接觸器22吸合，從而分布式電源10通過(guò)傳統(tǒng)的逆變電路接入電網(wǎng)