基于超級電容儲能系統的微電網電能裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術提供了一種基于超級電容儲能系統的微電網電能裝置，包括：系統母線、監控及數據采集單元，固定負載和負載開關，所述監控及數據采集單元與所述系統母線相連接，所述負載開關控制所述系統母線與所述固定負載的連通或斷開，其中所述系統母線上接入有固定的無功功率補償裝置，以限制無功功率的傳輸。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種基于超級電容儲能系統的微電網電能裝置。
技術介紹
為了緩解能源危機與環境壓力，當今許多國家都在大力倡導發展清潔能源和可再生能源發電，并提倡節約電力。同時，隨著數字時代的到來，用戶對供電可靠性和電能質量的要求也愈來愈高。為此，一些有前瞻性的國家如美國、歐洲、加拿大、澳大利亞和中國等都相繼提出建設“智能電網”，并已開展了一些相關的研究與實踐活動。智能電網正得到全球越來越多的重視，成為未來電網的重要發展趨勢之一。智能電網概念的提出及系統性研究，也促使人們更多地關注傳統大電網模式的缺陷，關注當今社會對能源和電力供應的質量以及安全可靠性的要求。微電網是以分布式發電技術為基礎，以靠近分散型資源或用戶的小型電站為主，結合終端用戶電能質量管理和能源梯級利用技術形成的小型模塊化、分散式的供能網絡。微電網是智能電網的重要組成部分，能實現內部電源和負荷的一體化運行，并通過和主電網的協調控制，可平滑接入主網或獨立自治運行，充分滿足用戶對電能質量、供電可靠性和安全性的要求。
技術實現思路
針對業界的上述技術發展方向，本技術提供了一種新穎的基于超級電容儲能系統的微電網電能裝置。該微電網電能裝置可以充分利用超級電容器本身的優點，采用性能一致性較高的單體組成超級電容器組，并結合電能質量監測裝置以及控制單元，形成可控的超級電容器儲能系統。通過該基于超級電容儲能系統的微電網電能裝置在電力微網中的應用，可以顯著提高微網的工作效率，加強微網的可靠性。具體的，本技術提供了一種基于超級電容儲能系統的微電網電能裝置，包括：系統母線、監控及數據采集單元，固定負載和負載開關，所述監控及數據采集單元與所述系統母線相連接，所述負載開關控制所述系統母線與所述固定負載的連通或斷開，其中所述系統母線上接入有固定的無功功率補償模塊，以限制無功功率的傳輸。較佳地，在上述的微電網電能裝置中，所述無功功率補償模塊是并聯于所述固定負載上的并聯電容。較佳地，在上述的微電網電能裝置中，進一步包括：與所述固定負載相連接的超級電容補償器。較佳地，在上述的微電網電能裝置中，所述超級電容儲能系統進一步包括電容器組，所述電容器組經由開關連接至所述系統母線。較佳地，在上述的微電網電能裝置中，所述電容器組包括八個超級電容器單體，所述八個超級電容器單體采用兩個并聯再四個串聯的結構。較佳地，在上述的微電網電能裝置中，在所述結構中，雙向升降壓變換器分別與相鄰的兩個超級電容器單體相連接。較佳地，在上述的微電網電能裝置中，當檢測到所述相鄰的兩個超級電容器單體的電壓有明顯差異時，所述雙向升降壓變換器被激活，以工作于某一單向變換模式；且當檢測到所述相鄰的兩個超級電容器單體的電壓達到均衡時，所述雙向升降壓變換器停止工作。較佳地，在上述的微電網電能裝置中，所述超級電容儲能系統進一步包括：連接于所述系統母線和所述電容器組之間的變壓器、由控制單元控制的晶閘管變換器以及連接于所述晶閘管變換器和電容器組之間的開關。較佳地，在上述的微電網電能裝置中，所述開關是極性開關。較佳地，在上述的微電網電能裝置中，在對所述超級電容儲能系統進行充電時，通過所述晶閘管變換器的交流至直流變換將電流注入所述電容器組；而在所述超級電容儲能系統進行放電時，所述控制單元切換所述極性開關，通過基于所述晶閘管變換器的直流至直流變換向所述系統母線輸出功率。應當理解，本技術以上的一般性描述和以下的詳細描述都是示例性和說明性的，并且旨在為本技術提供進一步的解釋。附圖說明圖1示出了根據本技術的微電網電能裝置的一個實施例的示意圖。圖2示出了超級電容儲能系統的一個實施例的示意圖。圖3示出了超級電容器組的電壓均衡電路圖。具體實施方式首先參考圖1，圖1示出了根據本技術的微電網電能裝置的一個實施例的示意圖。如圖所示，本技術的基于超級電容儲能系統的微電網電能裝置100主要包括：系統母線101、監控及數據采集單元102，固定負載103和負載開關104。其中，所述監控及數據采集單元102與所述系統母線101相連接。該監控及數據采集單元102用于監視負載端的電壓、電流、相位角以及電能質量情況。所述負載開關104控制所述系統母線101與所述固定負載103的連通或斷開。特別是，所述系統母線104上接入有固定的無功功率補償模塊105，以限制無功功率的傳輸。較佳地，所述無功功率補償模塊105是并聯于所述固定負載上的并聯電容。該無功功率補償模塊105不僅可以降低傳輸線路熱損耗，也可以起到保持負載電壓在調節范圍之內的作用。較佳地，還可以設置與所述固定負載103相連接的超級電容補償器106。現在轉到圖2，圖2示出了超級電容儲能系統的一個實施例的示意圖。該超級電容儲能系統107進一步包括電容器組108，所述電容器組108經由開關連接至所述系統母線101。較佳地，所述電容器組108可以包括八個超級電容器單體，所述八個超級電容器單體采用兩個并聯再四個串聯的結構，如圖3所示。在該結構中，雙向升降壓變換器分別與相鄰的兩個超級電容器單體相連接，其優選采用低導通阻抗的MOSFET器件和快恢復二極管，并工作于斷續運行模式。這種接法的好處在于：器件并聯可以減少串聯支路之間的容值差異，也可以降低電壓的不均衡程度，緩解均壓電路的壓力。根據上述結構，當檢測到所述相鄰的兩個超級電容器單體的電壓有明顯差異時，所述雙向升降壓變換器被激活，以工作于某一單向變換模式；且當檢測到所述相鄰的兩個超級電容器單體的電壓達到均衡時，所述雙向升降壓變換器停止工作。此外，在圖2所示的實施例中，所述超級電容儲能系統107可以進一步包括：連接于所述系統母線101和所述電容器組108之間的變壓器110、由控制單元111控制的晶閘管變換器112以及連接于所述晶閘管變換器112和電容器組108之間的開關113。所述開關113優選是極性開關。根據上述結構，在對所述超級電容儲能系統進行充電時，通過所述晶閘管變換器的交流至直流變換將電流注入所述電容器組；而在所述超級電容儲能系統進行放電時，所述控制單元切換所述極性開關，通過基于所述晶閘管變換器的直流至直流變換向所述系統母線輸出功率。此外，圖2所示的聚集線圈114可以用于平滑充放電電流在其平均值附近的波動，減小因變換器高頻運行帶來的高頻電流分量，從而控制超級電容器輸出電流的諧波成分。以上所述實施例僅表達了本技術的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本技術專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本技術構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本技術的保護范圍。因此，本技術專利的保護范圍應以所附權利要求為準。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于超級電容儲能系統的微電網電能裝置，其特征在于，包括：系統母線、監控及數據采集單元，固定負載和負載開關，所述監控及數據采集單元與所述系統母線相連接，所述負載開關控制所述系統母線與所述固定負載的連通或斷開，其中所述系統母線上接入有固定的無功功率補償裝置，以限制無功功率的傳輸。

【技術特征摘要】
1.一種基于超級電容儲能系統的微電網電能裝置，其特征在于，包括：系統母線、監控及數據采集單元，固定負載和負載開關，所述監控及數據采集單元與所述系統母線相連接，所述負載開關控制所述系統母線與所述固定負載的連通或斷開，其中所述系統母線上接入有固定的無功功率補償裝置，以限制無功功率的傳輸。2.如權利要求1所述的微電網電能裝置，其特征在于，所述無功功率補償模塊是并聯于所述固定負載上的并聯電容。3.如權利要求1所述的微電網電能裝置，其特征在于，進一步包括：與所述固定負載相連接的超級電容補償器。4.如權利要求1所述的微電網電能裝置，其特征在于，所述超級電容儲能系統進一步包括電容器組，所述電容器組經由開關連接至所述系統母線。5.如權利要求4所述的微電網電能裝置，其特征在于，所述電容器組包括八個超級電容器單體，所述八個超級電容器單體采用兩個并聯再四個串聯的結構。6.如權利要求5所述的微電網電能裝置，其特征在于，在所述結構中，雙向升降壓變換器...

【專利技術屬性】
技術研發人員：滕華強，樓志斌，吳維華，章關明，吳衛明，郭佳偉，
申請(專利權)人：上海儀器儀表研究所，
類型：新型
國別省市：上海;31