一種帶雙向逆變器的微網系統及其工作方法技術方案

一種帶雙向逆變器的微網系統及其工作方法,涉及一種電網控制系統。目前分布式電站以最大功率將電能送入電網，分布式電站比例的增加，給電網帶來沖擊，影響用電安全。本發明專利技術包括微發電系統、連接微發電系統至公共電網的并網逆變器及控制并網逆變器工作的并網控制器，其特征在于：所述的微網系統還包括蓄電池、雙向逆變器、穩定控制器，并網控制器與并網逆變器連接以控制并網逆變器使其能輸出微發電系統的最大功率到公共電網，所述的穩定控制器設電網電壓和頻率采樣模塊，穩定控制器控制雙向逆變器工作，所述的雙向逆變器與交流母線并接。本技術方案有效降低微電網對電網的沖擊，穩定電網，提高用電安全，及故障應急能力。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種電網控制系統。
技術介紹
微電網可為風能、太陽能等，其作為綠色能源，逐漸增多，微電網通過繼電器并入電網，傳統微電網內的分布式電源需要協調控制。正常情況下，微電網與電網正常連接。當出現電網故障或者電網電能質量下降時，微電網與電網脫離，運行在孤島模式。微電網內部的協調控制策略通常采用兩種控制方案:1、服務器/客戶機工作模式。該模式下由分布式單元上傳數據到服務器，服務器對各單元進行協調控制。但該方式需要專用的通信線路與信息收集設備。2、V/F下垂控制，各單元自由獨立控制。控制方式由各設備電網端的電壓與頻率決定。該方式下無須添加專門的設備，并且微電網內部擴容簡單。分布式電站以最大功率將電能送入電網，分布式電站比例的增加，給電網帶來沖擊。影響用電安全。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題和提出的技術任務是對現有技術方案進行完善與改進，提供一種帶雙向逆變器的微網系統，以穩定電網的目的。為此，本專利技術采取以下技術方案。一種帶雙向逆變器的微網系統，包括微發電系統、連接微發電系統至公共電網的并網逆變器及控制并網逆變器工作的并網控制器，其特征在于:所述的微網系統還包括蓄電池、連接蓄電池至公共電網的雙向逆變器、控制雙向逆變器工作的穩定控制器，并網控制器與并網逆變器連接以控制并網逆變器使其能輸出微發電系統的最大功率到公共電網，所述的穩定控制器設電網電壓和頻率采樣模塊，穩定控制器根據電網電壓和頻率控制雙向逆變器工作以穩定電網，所述的雙向逆變器與交流母線并接。該微網系統由功能互補的分布式電站與雙向逆變器組成。選擇在直流母線上還是交流母線上并接取決于系統構建使用的技術以及相應的能量管理策略。若本地負載直流負載較多，則采用直流并接；若本地負載交流負載較多，則采用交流并接。本技術方案針對V/F下垂控制，提出能量管理控制方案，根據當前電網的電壓與頻率，確定光伏雙向逆變器的工作模式，有效降低微電網對電網的沖擊，穩定電網，提高用電安全，及故障應急能力。作為對上述技術方案的進一步完善和補充，本專利技術還包括以下附加技術特征。所述的雙向逆變器連接微發電系統及蓄電池形成孤島模式下的微網穩定體。微網穩定體自身帶發電系統，微發電系統可以為蓄電池充電，或直接供電，提高電網應急能力，在電網出現故障時，雙向逆變器輸出微發電系統的電能及蓄電池的儲存電能，減少故障帶來的損失。所述的雙向逆變器包括第二電容、第七開關管、第一電感、第一二極管、第一開關管、第二開關管、第三開關管、第四開關管、第三電感、第三電容、第五開關管、第六開關管、第二電感，所述的第二電容的兩端分別與微發電系統的電池板的兩輸出端連接，第一電感的一端與第二電容一端連接，另一端與第七開關管的源極及第一二極管的正極相連，第一二極管的負極與第五開關管的源極、第一電容及由第一開關管、第二開關管、第三開關管、第四開關管組成的逆變橋連接，逆變橋的一輸出端與第三電感相連，第三電感的另一端與第三電容一端連接作為逆變器第一輸出端，第三電容的另一端與逆變橋的另一輸出端連接作為逆變器第二輸出端，所述的第五開關管的漏極與第六開關管的源極、第二電感一端相連，第六開關管的漏極、蓄電池負極、第二電容、第七開關管漏極、第一電容、逆變橋接地。一種帶雙向逆變器的微網系統的工作方法，其特征在于:當微電網頻率過低，雙向逆變器不工作；當電網頻率正常，雙向逆變器儲能；當微電網頻率過高，雙向逆變器支撐微網的負載；當雙向逆變器支撐電網時的頻率過大則雙向逆變器停止工作。狀態1:當微電網頻率小于49.5Hz，此時電網頻率過低，為保證雙向逆變器的安全性，雙向逆變器不工作；狀態2:當微電網頻率在正常的49.5Hz與50Hz之間，此時雙向逆變器屬于正常的工作范圍，電網輸出頻率需精確的匹配負載，為保證頻率恢復至標準的50Hz，雙向逆變器儲能側大電流充能，雙向逆變器參與電網頻率調節，依據電網向蓄電池儲能控制模式吸收電網中多余的有功，但蓄電池充滿時雙向逆變器不工作；狀態3:當微電網頻率在正常的50Hz與50.2Hz之間，此時雙向逆變器不屬于正常的工作范圍，但為保證蓄電池電量充足，儲能側在電能不足的情況下，蓄電池小電流充能，充滿后，雙向逆變器不工作；狀態4:當微電網頻率在50Hz與50.5Hz之間，若設備為敏感設備，該階段雙向逆變器可控制電網繼電器斷開并工作在帶載模式，或選擇狀態3的工作模式；狀態5當微電網頻率高于50.5Hz，雙向逆變器斷開電網，雙向逆變器開始支撐微型電網的電網電壓；狀態6:當雙向逆變器支撐電網時的頻率大于50.7時，雙向逆變器停止工作。有益效果:本技術方案針對V/F下垂控制，提出能量管理控制方案，根據當前電網的電壓與頻率，確定光伏雙向逆變器的工作模式，有效降低微電網對電網的沖擊，穩定電網，提高用電安全，及故障應急能力。附圖說明圖1為本專利技術電路結構示意圖。圖2為本專利技術雙向逆變器結構。圖3為本專利技術V/F壓頻控制框圖。圖4為敏感負載的狀態遷移圖。圖5為一般負載的狀態遷移圖。圖中:C2_第二電容、Q-第七開關管、L1-第一電感、D1-第一二極管、Q1-第一開關管、Q2-第二開關管、Q3-第三開關管、Q4-第四開關管、L-第三電感、C3-第三電容、Q5-第五開關管、Q6-第六開關管、L2-第二電感。具體實施例方式以下結合說明書附圖對本專利技術的技術方案做進一步的詳細說明。本專利技術包括微發電系統、連接微發電系統至公共電網的并網逆變器及控制并網逆變器工作的并網控制器，所述的微網系統還包括蓄電池、連接蓄電池至公共電網的雙向逆變器、控制雙向逆變器工作的穩定控制器，并網控制器與并網逆變器連接以控制并網逆變器使其能輸出微發電系統的最大功率到公共電網，所述的穩定控制器設電網電壓和頻率采樣模塊，穩定控制器根據電網電壓和頻率控制雙向逆變器工作以穩定電網，所述的雙向逆變器與直流母線并接或與交流母線并接。雙向逆變器的能量管理控制建立在V/F控制算法的基礎上。V/F壓頻控制是微型電網/交流并接應用的核心技術。雙向逆變器需要在微網系統中通過改變頻率以調節發電_耗能_存儲之間的平衡。雙向逆變器的并接方式有兩種形式:(I)直流母線并接(2)交流母線并接選擇在直流母線上還是交流母線上并接取決于系統構建使用的技術以及相應的能量管理策略。若本地負載直流負載較多，則采用直流并接。若本地負載交流負載較多，則采用交流并接。在本實施例中的雙向逆變器并接方式采用交流并接。在微型電網中，蓄電池作為核心部件時，一般采用交流母線上匯流。雙向逆變器在滿足交流負載與蓄電池充電之間，進行能量控制和轉換。交流并接模式接如圖1所示:圖1中，從左至右依次為太陽能發電站、居民負荷、雙向逆變器、生產負荷、風能發電站。雙向逆變器輸入端與微發電系統連接。雙向逆變器電路拓撲框圖見附圖2，雙向逆變器包括第二電容C2、第七開關管Q、第一電感L1、第一二極管D1、第一開關管Q1、第二開關管Q2、第三開關管Q3、第四開關管Q4、第三電感L、第三電容C3、第五開關管Q5、第六開關管Q6、第二電感L2，所述的第二電容C2的兩端分別與微發電系統的電池板的兩輸出端連接，第一電感L1的一端與第二電容C2 —端連接，另一端與第七開關管Q的源極及第一二極管的正極相連，第一二極管的負極與第五開關管Q5的源極、第一電容C1及由第一開關管本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種帶雙向逆變器的微網系統，包括微發電系統、連接微發電系統至公共電網的并網逆變器及控制并網逆變器工作的并網控制器，其特征在于：所述的微網系統還包括蓄電池、連接蓄電池至公共電網的雙向逆變器、控制雙向逆變器工作的穩定控制器，并網控制器與并網逆變器連接以控制并網逆變器使其能輸出微發電系統的最大功率到公共電網，所述的穩定控制器設電網電壓和頻率采樣模塊，穩定控制器根據電網電壓和頻率控制雙向逆變器工作以穩定電網，所述的雙向逆變器與交流母線并接。

【技術特征摘要】
1.一種帶雙向逆變器的微網系統，包括微發電系統、連接微發電系統至公共電網的并網逆變器及控制并網逆變器工作的并網控制器，其特征在于:所述的微網系統還包括蓄電池、連接蓄電池至公共電網的雙向逆變器、控制雙向逆變器工作的穩定控制器，并網控制器與并網逆變器連接以控制并網逆變器使其能輸出微發電系統的最大功率到公共電網，所述的穩定控制器設電網電壓和頻率采樣模塊，穩定控制器根據電網電壓和頻率控制雙向逆變器工作以穩定電網，所述的雙向逆變器與交流母線并接。2.根據權利要求1所述的一種帶雙向逆變器的微網系統，其特征在于:所述的雙向逆變器連接微發電系統及蓄電池形成孤島模式下的微網穩定體。3.根據權利要求1所述的一種帶雙向逆變器的微網系統，其特征在于:所述的雙向逆變器包括第二電容(C2)、第七開關管(Q)、第一電感(L1X第一二極管(D1 )、第一開關管(Q1X第二開關管(Q2)、第三開關管(Q3)、第四開關管(Q4)、第三電感(U、第三電容(C3)、第五開關管(Q5)、第六開關管(Q6)、第二電感(L2),所述的第二電容(C2)的兩端分別與微發電系統的電池板的兩輸出端連接，第一電感(L1)的一端與第二電容(C2) —端連接，另一端與第七開關管(Q)的源極及第一二極管(D1)的正極相連，第一二極管(D1)的負極與第五開關管(Q5)的源極、第一電容(C1)及由第一開關管(Q1X第二開關管(Q2)、第三開關管(Q3)、第四開關管(Q4)組成的逆變橋連接，逆變橋的一輸出端與第三電感(L)相連，第三電感(L)的另一端與第三電容(C3)—端連接作為逆變器第一輸出端，第三電容(C3)的另一端與逆變橋的另一輸出端連接作為逆變...

【專利技術屬性】
技術研發人員：閔武志，卞松江，劉棟良，曾祥幼，
申請(專利權)人：臥龍電氣集團股份有限公司，浙江臥龍新能源有限公司，
類型：發明
國別省市：