一種低壓直流微電網實驗平臺

本次j巨川電氣為大家介紹的是一種低壓直流微電網實驗平臺，申請人為安徽大學，發明人為胡存剛，程瑩，趙龍，羅亞橋，芮濤，張云雷。

摘要

本發明涉及一種低壓直流微電網實驗平臺，主要包括控制器以及均與控制器通信連接的單相AC/DC變流器、直流微電網、電網連接開關;所述單相AC/DC變流器輸入端能夠通過電網連接開關接入交流電網;所述直流微電網包括MPPT控制器、帶DC/DC變流器的儲能系統、充電樁、重要負荷、可中斷負荷、彈性負荷;所述MPPT控制器連接光伏電池板;所述單相AC/DC變流器輸出端分別與直流微電網各單元并聯連接。本發明的實驗平臺可以運行于并網模式，變流器限流模式以及孤島模式，且可以進行各個模式無縫切換實驗，且可以進行蓄電池充放電管理、電源側優化管理研究，可以研究直流微電網經濟需求、供電可靠性需求、電能質量等。

1 .一種低壓直流微電網實驗平臺，其特征在于：包括控制器以及均與控制器通信連接的單相AC/DC變流器、直流微電網、電網連接開關;所述單相AC/DC變流器輸入端能夠通過電網連接開關接入交流電網;所述直流微電網包括MPPT控制器、帶DC/DC變流器的儲能系統、充電樁、重要負荷、可中斷負荷、彈性負荷;所述MPPT控制器連接光伏電池板;所述單相AC/DC變流器輸出端分別與直流微電網各單元并聯連接;所述帶DC/DC變流器的儲能系統包括DC/DC變流器以及與其相連的蓄電池。

2.如權利要求1所述的一種低壓直流微電網實驗平臺，其特征在于：所述單相AC/DC變流器、直流微電網各單元以及電網連接開關均通過RS485總線與控制器連接。

3 .如權利要求1所述的一種低壓直流微電網實驗平臺，其特征在于：所述重要負荷、可中斷負荷、彈性負荷分別與各自的開關串聯后再與單相AC/DC變流器輸出端并聯連接;所述重要負荷、可中斷負荷、彈性負荷的開關分別通過RS485總線與控制器連接。

技術領域

本發明涉及微電網實驗平臺領域，尤其涉及一種低壓直流微電網實驗平臺。

背景技術

目前微電網結構主要包括：交流微電網、直流微電網和混合微電網。以往的研究主要集中在交流微電網，然而隨著直流負荷的不斷增加，直流微電網相對于交流微電網具有能量轉換次數少、效率高、成本低、控制結構簡單、無需考慮頻率和相位以及無功補償設備等優勢，促進了直流微電網的快速發展，然而直流微電網實驗平臺研究較少，難以對直流微電網研究方法進行實驗驗證。

發明內容

為了克服現有實驗平臺的不足及缺乏，提供一種低壓直流微電網實驗平臺，本發明提供以下技術方案：

一種低壓直流微電網實驗平臺，包括控制器以及均與控制器通信連接的單相AC/DC變流器、直流微電網、電網連接開關;所述單相AC/DC變流器輸入端能夠通過電網連接開關接入交流電網;所述直流微電網包括MPPT控制器、帶DC/DC變流器的儲能系統、充電樁、重要負荷、可中斷負荷、彈性負荷;所述MPPT控制器連接光伏電池板;所述單相AC/DC變流器輸出端分別與直流微電網各單元并聯連接;所述帶DC/DC變流器的儲能系統包括DC/DC變流器以及與其相連的蓄電池。

所述直流微電網工作在并網模式時直流微電網通過單相AC/DC變流器連接交流電網，進行能量交換。所述直流微電網也可以運行于孤島模式，穩定直流母線電壓，給直流負載供電。當直流微電網并網時電網需要輸出的功率超過所述變流器的額定功率，此時所述低壓直流微電網工作在變流器限流控制模式。并且在所述直流微電網實驗平臺上可以進行離網到并網、并網到離網切換實驗。

所述低壓直流微電網實驗平臺可以進行蓄電池管理。控制器采集各蓄電池容量、SOC等信息進行判斷蓄電池充電、放電，發出指令給DC/DC變流器，防止蓄電池過沖或過放，延長蓄電池使用壽命。所述控制器可以對所述低壓直流微電網平臺進行能量管理，控制器根據蓄電池SOC、微電網運行模式以及負荷曲線決定DC/DC變流器儲能系統工作方式。

進一步的，所述單相AC/DC變流器、直流微電網各單元以及電網連接開關均通過RS485總線與控制器連接;各單元通過RS485總線把各自信息如電壓、電流、輸出功率、蓄電池電壓、SOC等傳遞給控制器，控制器根據所得信息進行優化管理，再通過RS485總線傳達命令給各單元。

進一步的，所述重要負荷、可中斷負荷、彈性負荷分別與各自的開關串聯后再與單相AC/DC變流器輸出端并聯連接;所述重要負荷、可中斷負荷、彈性負荷的開關分別通過RS485總線與控制器連接。控制器根據蓄電池SOC、微電網運行模式以及負荷曲線決定儲能系統工作方式以及決定重要負荷、可中斷負荷、彈性負荷的接通和斷開，所述控制器可以驗證需求側負荷優化管理功能，根據充電樁信息對負荷進行優化管理。

本發明的有益效果在于：

(1)、所述低壓直流微電網平臺可以運行于并網模式，變流器限流模式以及孤島模式，且可以進行各個模式無縫切換實驗。

(2)、所述低壓直流微電網平臺可以進行蓄電池充放電管理。

(3)、所述控制器可以進行電源側優化管理研究，可以研究直流微電網經濟需求、供電可靠性需求、電能質量等。

(4)、本發明技術方案中，所述控制器可以根據充電樁信息進行需求側負荷優化管理實驗。

具體實施方式

參見圖1，包括控制器以及均與控制器通信連接的單相AC/DC變流器、直流微電網

3、電網連接開關2;所述單相AC/DC變流器輸入端能夠通過電網連接開關2接入交流電網1;所述直流微電網3包括MPPT控制器、多個帶DC/DC變流器的儲能系統、充電樁、重要負荷、可中斷負荷、彈性負荷;所述MPPT控制器連接光伏電池板4;所述單相AC/DC變流器輸出端分別與直流微電網3各單元并聯連接;所述帶DC/DC變流器的儲能系統包括DC/DC變流器以及與其相連的蓄電池，本實施例的控制器選用DSP28335。

所述重要負荷、可中斷負荷、彈性負荷分別與各自的開關串聯后再與單相AC/DC變流器輸出端并聯連接;所述3個開關分別通過RS485總線5與控制器連接。

所述低壓直流微電網3實驗平臺中，通過所述單相AC/DC變流器把直流微電網3連接至交流電網1，工作在并網模式時，當所述直流微電網3發電較多時，所述單相AC/DC變流器工作在逆變模式;當所述直流微電網3功率不足時，所述單相AC/DC變流器工作在整流模式。所述低壓直流微電網3實驗平臺工作在孤島模式時，儲能系統維持直流母線電壓，維持系統穩定以及電能質量。通過所述單相AC/DC變流器進行離網并網無縫切換。

所述低壓直流微電網3實驗平臺工作于變流器限流模式時，通過所述單相AC/DC變流器把直流微電網3連接至交流電網1，當所述直流微電網3發電較多時，所述單相AC/DC變流器工作在逆變模式，同時開啟彈性負荷吸收多余能量;當所述直流微電網3功率不足時，

所述單相AC/DC變流器工作在整流模式，同時切除可中斷負荷。

所述低壓直流微電網3實驗平臺工作于孤島模式時，控制器根據光伏發電單元以及蓄電池SOC等進行能量管理。系統功率不足時切除可中斷負荷，系統功率過剩時開啟彈性負荷吸收多余能量。

所述低壓直流微電網3實驗平臺中，儲能系統采用蓄電池，通過雙向DC/DC變換器與直流母線連接。所述控制器根據各電池的容量、端電壓、SOC進行蓄電池管理，延長電池使用壽命。儲能系統維持直流母線電壓，保證低壓直流微電網3實驗平臺的電能質量。

所述低壓直流微電網3實驗平臺中，控制器可以對充電樁進行有序充電管理，驗證需求側負荷優化管理方法。

通過本發明低壓直流微電網實驗平臺可以展開以下研究：

1、混合儲能系統控制技術研究以及控制策略驗證;

2、直流微電網監控、通訊實驗研究;

3、直流微電網能量管理研究及證實;

4、直流微電網下垂控制研究及實驗驗證;

5、直流微電網并網策略研究及驗證;

6、蓄電池管理系統研究及驗證。

以上述依據本發明理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關工作人員完全可以在不偏離本項發明技術思想的范圍內，進行多樣的變更以及修改。本項發明的技術性范圍并不局限于說明書上的內容，必須要根據權利要求范圍來確定其技術性范圍。

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