一種多源協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種多源協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，包括光伏發(fā)電單元、電池組管理單元、高頻隔離轉(zhuǎn)換單元、雙向變流單元、三相電網(wǎng)能量流向管理單元、三相輸出單元、控制單元和人機(jī)交互單元；本發(fā)明具備多源協(xié)調(diào)控制、能量多向流動(dòng)、可并網(wǎng)運(yùn)行、可離網(wǎng)運(yùn)行、可并離網(wǎng)無(wú)縫切換功能，符合未來(lái)新能源發(fā)展趨勢(shì)，為解決新能源大規(guī)模無(wú)序發(fā)展所帶來(lái)系列問(wèn)題提供了可能，且能夠滿足多電源間的協(xié)調(diào)控制、實(shí)現(xiàn)削峰填谷、不間斷供能，接受電網(wǎng)調(diào)度。
【專利說(shuō)明】一種多源協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于新能源微電網(wǎng)發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種多源協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展和人民生活水平不斷提高，人們對(duì)電能質(zhì)量的要求越來(lái)越高，尤其是進(jìn)入21世紀(jì)后，我國(guó)電力建設(shè)速度加快，電力規(guī)模正在不斷迅速擴(kuò)大。隨著特高壓電網(wǎng)建設(shè)和“三華”聯(lián)網(wǎng)工程的實(shí)施，各級(jí)電網(wǎng)電氣聯(lián)系日漸緊密，電網(wǎng)運(yùn)行特性日趨復(fù)雜；另一方面，大規(guī)模的新能源接入，以分布式電源為單元的微網(wǎng)系統(tǒng)的接入，對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的考驗(yàn)更加突出；在這些新形勢(shì)下，對(duì)多源與電網(wǎng)之間的協(xié)調(diào)控制提出了更高要求。多源協(xié)調(diào)運(yùn)行控制技術(shù)對(duì)促進(jìn)電網(wǎng)與多源協(xié)調(diào)運(yùn)行、保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要意義。
[0003]當(dāng)前，節(jié)能減排、綠色能源、可持續(xù)發(fā)展成為世界各國(guó)關(guān)注的焦點(diǎn)，發(fā)展智能電網(wǎng)，以可再生能源逐步替代日漸枯竭的石油、煤炭和天然氣等為代表的化石能源，將污染與溫室氣體排放降低到可以接受的程度；實(shí)現(xiàn)精確供能、對(duì)應(yīng)供能、互助供能和互補(bǔ)供能，已成為世界電力發(fā)展的新趨勢(shì)。
[0004]現(xiàn)今由于風(fēng)電、光伏等間歇性可再生新能源發(fā)電的超常規(guī)發(fā)展，大規(guī)模新能源發(fā)電并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的影響已經(jīng)顯現(xiàn)，給電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度帶來(lái)了一系列新的挑戰(zhàn)，尤其是分布式發(fā)電的大規(guī)模接入對(duì)傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的運(yùn)行和管理帶來(lái)了新的問(wèn)題，而微網(wǎng)能夠?qū)Ψ植际桨l(fā)電實(shí)現(xiàn)有效的整合及靈活、智能的控制，是解決分布式發(fā)電并網(wǎng)問(wèn)題的一種重要的技術(shù)手段。微網(wǎng)技術(shù)的提出旨在中低壓層面上實(shí)現(xiàn)分布式發(fā)電技術(shù)的靈活、高效應(yīng)用，解決數(shù)量龐大、形式多樣的分布式電源并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的主要問(wèn)題，同時(shí)由于具備一定的能量管理功能，并盡可能維持功率的局部?jī)?yōu)化與平衡，可有效降低系統(tǒng)運(yùn)行人員的調(diào)度難度。特別聯(lián)網(wǎng)型微網(wǎng)的獨(dú)立運(yùn)行模式可以在外部電網(wǎng)故障時(shí)繼續(xù)向系統(tǒng)中的關(guān)鍵負(fù)荷供電，提高了用電的安全性和可靠性。在未來(lái)，多源協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)及其方法是消納大規(guī)模分布式發(fā)電系統(tǒng)能量的關(guān)鍵措施之一，研制基于多源協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)技術(shù)的裝置將為保障大規(guī)模新能源發(fā)電接入電網(wǎng)發(fā)揮著重要作用。
[0005]在新能源發(fā)電領(lǐng)域中，新能源消納的主要方式是直接并網(wǎng)方式、光熱轉(zhuǎn)換方式、直接離網(wǎng)運(yùn)行方式。直接并網(wǎng)即通過(guò)基于電力電子裝置的變流器把來(lái)自光伏的能量逆變成和電網(wǎng)電壓同幅、同相的工頻交流電壓直接并網(wǎng)或者再通過(guò)升壓隔離變壓器升到更高電壓等級(jí)的電網(wǎng)，把能量饋送到大電網(wǎng)中，實(shí)現(xiàn)光伏能量的消納。光熱轉(zhuǎn)換方式即把來(lái)自光伏的能量轉(zhuǎn)換成熱的形式直接利用或者再以蒸汽的形式帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。直接離網(wǎng)方式多見(jiàn)于在電網(wǎng)末梢或者電網(wǎng)電壓不穩(wěn)、無(wú)電區(qū)域直接通過(guò)光伏發(fā)電加離網(wǎng)逆變器給負(fù)載供電。
[0006]在電力電子系統(tǒng)裝置中，常見(jiàn)有光伏并網(wǎng)逆變器、離網(wǎng)逆變器、儲(chǔ)能雙向逆變器
[0007]但以上裝置只能在一種模式下工作，多為一種電源供給，如風(fēng)能、太陽(yáng)能。輸出負(fù)載只有電網(wǎng)或者直接終端用戶，受光照、溫度、風(fēng)向、電網(wǎng)電壓影響極大，無(wú)法為終端用戶提供一個(gè)穩(wěn)定可靠的電源供給，尤其是一些需要不間斷電源供給的重要場(chǎng)所或設(shè)備。因此以上裝置無(wú)法滿足要求，不能適應(yīng)未來(lái)新能源發(fā)展的趨勢(shì)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為能滿足多電源間的協(xié)調(diào)控制、實(shí)現(xiàn)削峰填谷、不間斷供能、接受電網(wǎng)調(diào)度，本發(fā)明提供一種多源協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其具備多源協(xié)調(diào)控制、能量多向流動(dòng)、可并網(wǎng)運(yùn)行、可離網(wǎng)運(yùn)行、可并離網(wǎng)無(wú)縫切換功能，符合未來(lái)新能源發(fā)展趨勢(shì)，為解決新能源大規(guī)模無(wú)序發(fā)展所帶來(lái)系列問(wèn)題提供了可能。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案:
[0010]本發(fā)明提供一種多源協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，包括光伏發(fā)電單元、電池組管理單元、高頻隔離轉(zhuǎn)換單元、雙向變流單元、三相電網(wǎng)能量流向管理單元、三相輸出單元、控制單元和人機(jī)交互單元；
[0011]所述光伏發(fā)電單元將來(lái)自光伏陣列的能量傳遞給高頻隔離轉(zhuǎn)換單元；
[0012]所述電池組管理單元將儲(chǔ)存在電池組單元中的能量根據(jù)負(fù)載實(shí)際需求向高頻隔離轉(zhuǎn)換單元傳遞；
[0013]所述高頻隔離轉(zhuǎn)換單元根據(jù)負(fù)載實(shí)際需求及電池組管理單元電量狀態(tài)向電池組管理單元和雙向變流單元分配能量；
[0014]所述雙向變流單元將能量通過(guò)三相電網(wǎng)能量流向管理單元傳遞給三相輸出單元，供給三相負(fù)載；
[0015]所述控制單元實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏發(fā)電單元、電池組管理單元、高頻隔離轉(zhuǎn)換單元、雙向變流單元以及人機(jī)交互單元的統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制；
[0016]所述人機(jī)交互單元向用戶和遠(yuǎn)端控制中心顯示、傳遞系統(tǒng)實(shí)時(shí)工作狀態(tài)，且通過(guò)人機(jī)交互單元設(shè)定系統(tǒng)工作模式，以適應(yīng)負(fù)載特殊化需求。
[0017]所述光伏發(fā)電單元包括光伏陣列和最大功率點(diǎn)追蹤單元；所述最大功率點(diǎn)追蹤單元通過(guò)光伏陣列接口與光伏陣列連接；
[0018]所述光伏陣列接口為IP65防護(hù)等級(jí)，且為易插拔式，具備漏電保護(hù)功能，最大可接16路光伏陣列，便于用戶自由配置光伏陣列及現(xiàn)場(chǎng)安裝；
[0019]所述最大功率點(diǎn)追蹤單元將來(lái)自光伏陣列的能量以最大功率點(diǎn)追蹤的形式傳遞給高頻隔離轉(zhuǎn)換單元，同時(shí)把電壓穩(wěn)定在設(shè)定范圍以使得高頻隔離轉(zhuǎn)換單元及光伏陣列配置靈活，穩(wěn)定可靠工作。
[0020]所述電池組管理單元包括電池組單元和電池組充放電管理單元；所述電池組充放電管理單元通過(guò)電池組接口與電池組單元連接；
[0021]所述電池組接口為即插即用型接口，且具有高絕緣特性和高防護(hù)等級(jí)；
[0022]所述電池組充放電管理單元將來(lái)自電池組的能量根據(jù)控制單元下發(fā)的指令向高頻隔離轉(zhuǎn)換單元釋放，或者把來(lái)自高頻隔離轉(zhuǎn)換單元的能量根據(jù)控制單元下發(fā)的指令向電池組單元充電，具備電壓升壓、降壓功能，同時(shí)具備電流橫流充電、放電功能。
[0023]所述高頻隔離轉(zhuǎn)換單元包括低壓直流母線單元、高頻雙向隔離單元和高壓直流母線單元；
[0024]所述低壓直流母線單元包括低壓直流母線、直流支撐電容和AD采集器，實(shí)現(xiàn)控制光伏陣列或電池組單元的能量向高頻雙向隔離單元傳遞；
[0025]所述高頻雙向隔離單元包括升壓電路、高頻升降壓電感、高頻逆變電路、降壓電路、高頻整流電路、高頻隔離變壓器、AD采集器，實(shí)現(xiàn)將來(lái)自低壓直流母線的能量傳遞給高壓直流母線；
[0026]所述高壓直流母線單元包括高壓直流母線、直流支撐電容和AD采集器，實(shí)現(xiàn)將來(lái)自高頻雙向隔離單元的能量傳遞給雙向變流單元，或把來(lái)自雙向變流單元的能量傳遞給電池組管理單元。
[0027]所述雙向變流單元包括基于可關(guān)斷功率器件的三相全橋單元、LCL濾波器單元、AD采集器和可關(guān)斷功率器件驅(qū)動(dòng)單元；所述雙向變流單元實(shí)現(xiàn)將來(lái)自高頻隔離單元的能量逆變?yōu)楣ゎl三相額定電壓為380V的電源，以供給三相輸出單元或三相電網(wǎng)能量流向管理單元；或者將來(lái)自三相電網(wǎng)能量流向管理單元的能量整流為600V以上的直流電壓供給高頻隔離轉(zhuǎn)換單元，進(jìn)而傳遞給電池組管理單元。
[0028]所述LCL濾波器包括依次串聯(lián)的高頻三相電感L1、三相交流濾波電容Cl和高頻三相電感L2，高頻三相電感LI和高頻三相電感L2的磁芯均采用非晶合金制成。
[0029]所述三相電網(wǎng)能量流向管理單元包括能量流向管理及軟啟動(dòng)單元和三相電網(wǎng)接Π ；
[0030]所述能量流向管理及軟啟動(dòng)單元包括高速電子開關(guān)、高速接觸器、軟啟動(dòng)電阻、交流電壓/電流采集器，實(shí)現(xiàn)并離網(wǎng)的快速切換及初始工作的軟啟動(dòng)；
[0031]所述三相電網(wǎng)接口包括帶漏電保護(hù)功能的斷路器和三相交流接頭，實(shí)現(xiàn)將來(lái)自三相電網(wǎng)的能量傳遞到系統(tǒng)內(nèi)部，或?yàn)橄到y(tǒng)能量向三相電網(wǎng)傳遞提供通路。
[0032]所述三相輸出單元包括帶漏電保護(hù)功能的斷路器和三相交流接口，實(shí)現(xiàn)為來(lái)自三相電網(wǎng)的能量或者系統(tǒng)內(nèi)部的能量傳遞到三相負(fù)載提供通路。
[0033]所述控制單元包括主控制單元和輔助控制單元；
[0034]所述主控制單元由第一數(shù)字處理器、信號(hào)調(diào)理板、采集板和通訊板組成，實(shí)現(xiàn)與電池組管理單元和人機(jī)交互單元的通訊；
[0035]所述輔助控制單元由第二數(shù)字處理器、信號(hào)調(diào)理板、采集板、電源板、通訊板組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)雙向變流單元和三相電網(wǎng)能量流向管理單元的控制。
[0036]所述人機(jī)交互單元包括高亮顯示屏和多彩全觸控液晶顯示屏，完成對(duì)多源協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)工作狀態(tài)的顯示，且用于顯示光伏發(fā)電單元、電池組管理單元和三相電網(wǎng)能量流向管理單兀各自的輸入?yún)?shù)信息、輸出參數(shù)信息和故障信息。
[0037]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:
[0038]1、多源能量協(xié)調(diào)控制高效、科學(xué)、精確；工作穩(wěn)定、可靠；并網(wǎng)、離網(wǎng)獨(dú)立運(yùn)行且相互可無(wú)縫切換；輸入源兼容性強(qiáng)；適用負(fù)載種類多、新能源發(fā)電效能利用最優(yōu)；
[0039]2、最大功率點(diǎn)追蹤單元具有工作頻率高，輸入電壓范圍寬，自適應(yīng)強(qiáng)，輸出電壓\電流諧波小，最大功率追蹤效率聞等特點(diǎn)；
[0040]3、電池組充放電管理單元具備電池降壓充電、升壓放電、恒流充電、恒流放電,能量雙向流動(dòng)功能，具有工作頻率高、輸入電壓范圍寬、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，充電電流紋波小，輸出電壓精度高等特點(diǎn)；
[0041]3、雙向變流單元可工作在逆變模式和可控整流模式，具備把來(lái)自光伏和電池的能量饋送到負(fù)載和電網(wǎng)的功能，也同時(shí)具備把來(lái)自電網(wǎng)的能量饋送到電池的功能，可在小功率段實(shí)現(xiàn)全模塊搭建、大功率段實(shí)現(xiàn)單橋臂搭建，超大功率實(shí)行單橋臂并聯(lián)搭建的模式，具有線路雜散電感小，系統(tǒng)可靠性高、配置靈活、轉(zhuǎn)換效率高、自身?yè)p耗小等優(yōu)點(diǎn)；
[0042]4、通過(guò)高頻雙向隔離單元實(shí)現(xiàn)了交直流間的電氣隔離，實(shí)現(xiàn)了能量的雙向傳遞，同時(shí)通過(guò)高頻化的能量傳遞模式，有效提高了能量傳遞效率，大大降低變壓器的體積和重量，為整個(gè)多源協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的小型化、輕量化、低損耗、高絕緣強(qiáng)度提供了保證；
[0043]5、LCL濾波單元內(nèi)部的兩個(gè)高頻電感的磁芯采用新型材料非晶合金,該材料最大優(yōu)點(diǎn)是磁通密度高、磁導(dǎo)率高，不易飽和，損耗小，高頻化，濾波效果佳；
[0044]6、能量流向管理及軟起動(dòng)單元通自動(dòng)根據(jù)電網(wǎng)狀態(tài)和負(fù)載大小快速切換，保證離網(wǎng)時(shí)迅速甩掉大電網(wǎng)上的負(fù)載，快速無(wú)縫切換到離網(wǎng)狀態(tài)，為敏感負(fù)載提供不間斷電源。電網(wǎng)正常時(shí)，能迅速切回并網(wǎng)狀態(tài)，為能量利用及饋送提供新的通道，增加敏感負(fù)載或重要用電場(chǎng)所冗余備用電源；
[0045]7、主控制單元為實(shí)現(xiàn)多源協(xié)調(diào)控制提供了硬件保證，為實(shí)現(xiàn)與電池管理系統(tǒng)，人機(jī)交互通訊，后臺(tái)中央處理單元及遠(yuǎn)端調(diào)度中心通訊提供了可能；
[0046]8、輔助控制單元為實(shí)現(xiàn)雙向變流單元和能量流向管理及軟啟動(dòng)單元控制提供了硬件保證，為實(shí)現(xiàn)與主控制系統(tǒng)通信，自身工作狀態(tài)回復(fù)提供了硬件平臺(tái)；
[0047]9、人機(jī)交互單元(HMI)主要負(fù)責(zé)顯示多源協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)工作狀態(tài)、各個(gè)源的輸入、輸出參數(shù)信息，故障信息，輸入源參數(shù)自定義，人工啟動(dòng)、停止等功能。為客戶帶來(lái)智能化操作感受；
[0048]10、為多源輸入?yún)f(xié)調(diào)控制提供了科學(xué)、合理、高效的優(yōu)化配置；解決了新能源發(fā)電受環(huán)境、溫度、光照等自然環(huán)境所帶來(lái)間歇性的問(wèn)題，最大化的利用新能源發(fā)電為客戶提供優(yōu)質(zhì)電力感受。為未來(lái)新能源發(fā)電利用模式提供了一種全新的模式；
[0049]11、輸入源可以是光伏、風(fēng)能、鋰電池、鉛酸電池，電網(wǎng)；負(fù)載可以是三相照明系統(tǒng)，三相加熱系統(tǒng)、三相電機(jī)負(fù)載、三相中央空調(diào)、冰箱、儀器儀表等。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0050]圖1是本發(fā)明實(shí)施例中多源協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖；
[0051]圖2是本發(fā)明實(shí)施例中多源協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)詳細(xì)結(jié)構(gòu)框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0052]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0053]本發(fā)明具有極強(qiáng)的創(chuàng)新性、集成度高、功能全；可多源協(xié)調(diào)運(yùn)行、能量多向流動(dòng)、并離網(wǎng)獨(dú)立運(yùn)行、并離網(wǎng)無(wú)縫切換、高頻雙向隔離、動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快等特點(diǎn)；可實(shí)現(xiàn)多源協(xié)調(diào)控制、新能源發(fā)電的高效、科學(xué)、最優(yōu)化吸納利用，為重要場(chǎng)所和設(shè)備提供不間斷供電需求，實(shí)現(xiàn)能量的高效、精準(zhǔn)傳遞。整個(gè)系統(tǒng)可穩(wěn)定、可靠工作在并網(wǎng)或離網(wǎng)模式，實(shí)現(xiàn)真正意義上的并離網(wǎng)無(wú)縫切換功能。同時(shí)該發(fā)明兼容性強(qiáng)，可與后臺(tái)控制中心或電網(wǎng)調(diào)度中心交互等優(yōu)點(diǎn)。還可用于一些電網(wǎng)電壓不穩(wěn)、電網(wǎng)末梢、光照強(qiáng)度較好的區(qū)域或者對(duì)電網(wǎng)要求不間斷供能較高的設(shè)備和場(chǎng)所。具有極大的市場(chǎng)前景和社會(huì)效應(yīng)。
[0054]如圖1和圖2(說(shuō)明:圖中粗線表示能量線,細(xì)線表示信號(hào)線；雙箭頭粗線表示能量可以雙向流動(dòng)，單箭頭粗線表示能量只能單向流動(dòng)；雙箭頭細(xì)線表示信號(hào)可以雙向傳遞，單箭頭細(xì)線表示信號(hào)只能單向傳遞)，本發(fā)明提供一種多源協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，包括光伏發(fā)電單元、電池組管理單元、高頻隔離轉(zhuǎn)換單元、雙向變流單元、三相電網(wǎng)能量流向管理單元、三相輸出單元、控制單元和人機(jī)交互單元；
[0055]所述光伏發(fā)電單元將來(lái)自光伏陣列的能量傳遞給高頻隔離轉(zhuǎn)換單元；
[0056]所述電池組管理單元將儲(chǔ)存在電池組單元中的能量根據(jù)負(fù)載實(shí)際需求向高頻隔離轉(zhuǎn)換單元傳遞；
[0057]所述高頻隔離轉(zhuǎn)換單元根據(jù)負(fù)載實(shí)際需求及電池組管理單元電量狀態(tài)向電池組管理單元和雙向變流單元分配能量；
[0058]所述雙向變流單元將能量通過(guò)三相電網(wǎng)能量流向管理單元傳遞給三相輸出單元，供給三相負(fù)載；
[0059]所述控制單元實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏發(fā)電單元、電池組管理單元、高頻隔離轉(zhuǎn)換單元、雙向變流單元以及人機(jī)交互單元的統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制；
[0060]所述人機(jī)交互單元向用戶和遠(yuǎn)端控制中心顯示、傳遞系統(tǒng)實(shí)時(shí)工作狀態(tài)，且通過(guò)人機(jī)交互單元設(shè)定系統(tǒng)工作模式，以適應(yīng)負(fù)載特殊化需求。
[0061]所述光伏發(fā)電單元包括光伏陣列和最大功率點(diǎn)追蹤單元；所述最大功率點(diǎn)追蹤單元通過(guò)光伏陣列接口與光伏陣列連接；
[0062]所述光伏陣列接口為IP65防護(hù)等級(jí)，且為易插拔式，具備漏電保護(hù)功能，最大可接16路光伏陣列，便于用戶自由配置光伏陣列及現(xiàn)場(chǎng)安裝；
[0063]所述最大功率點(diǎn)追蹤單元將來(lái)自光伏陣列的能量以最大功率點(diǎn)追蹤的形式傳遞給高頻隔離轉(zhuǎn)換單元的低壓直流母線單元，同時(shí)把電壓穩(wěn)定在設(shè)定范圍以使得高頻隔離轉(zhuǎn)換單元及光伏陣列配置靈活，穩(wěn)定可靠工作。
[0064]所述電池組管理單元包括電池組單元和電池組充放電管理單元；所述電池組充放電管理單元通過(guò)電池組接口與電池組單元連接；
[0065]所述電池組接口為即插即用型接口，且具有高絕緣特性和高防護(hù)等級(jí)；
[0066]所述電池組充放電管理單元將來(lái)自電池組單元的能量根據(jù)控制單元下發(fā)的指令向高頻隔離轉(zhuǎn)換單元釋放，或者把來(lái)自高頻隔離轉(zhuǎn)換單元的能量根據(jù)控制單元下發(fā)的指令向電池組單元充電，具備電壓升壓、降壓功能，同時(shí)具備電流橫流充電、放電功能。
[0067]所述高頻隔離轉(zhuǎn)換單元包括低壓直流母線單元、高頻雙向隔離單元和高壓直流母線單元；
[0068]所述低壓直流母線單元包括低壓直流母線、直流支撐電容和AD采集器，實(shí)現(xiàn)控制光伏陣列或電池組單元的能量向高頻雙向隔離單元傳遞；
[0069]所述高頻雙向隔離單元包括升壓電路、高頻升降壓電感、高頻逆變電路、降壓電路、高頻整流電路、高頻隔離變壓器、AD采集器，實(shí)現(xiàn)將來(lái)自低壓直流母線的能量傳遞給高壓直流母線；
[0070]所述高壓直流母線單元包括高壓直流母線、直流支撐電容和AD采集器，實(shí)現(xiàn)將來(lái)自高頻雙向隔離單元的能量傳遞給雙向變流單元，或把來(lái)自雙向變流單元的能量傳遞給電池組管理單元。
[0071]所述雙向變流單元包括基于可關(guān)斷功率器件的三相全橋單元、LCL濾波器單元、AD采集器和可關(guān)斷功率器件驅(qū)動(dòng)單元；所述雙向變流單元實(shí)現(xiàn)將來(lái)自高頻隔離單元的能量逆變?yōu)楣ゎl三相額定電壓為380V的電源，以供給三相輸出單元或三相電網(wǎng)能量流向管理單元；或者將來(lái)自三相電網(wǎng)能量流向管理單元的能量整流為600V以上的直流電壓供給高頻隔離轉(zhuǎn)換單元，進(jìn)而傳遞給電池組管理單元。
[0072]所述LCL濾波器包括依次串聯(lián)的高頻三相電感L1、三相交流濾波電容Cl和高頻三相電感L2，高頻三相電感LI和高頻三相電感L2的磁芯均采用非晶合金制成。
[0073]所述三相電網(wǎng)能量流向管理單元包括能量流向管理及軟啟動(dòng)單元和三相電網(wǎng)接Π ；
[0074]所述能量流向管理及軟啟動(dòng)單元包括高速電子開關(guān)、高速接觸器、軟啟動(dòng)電阻、交流電壓/電流采集器，實(shí)現(xiàn)并離網(wǎng)的快速切換及初始工作的軟啟動(dòng)；
[0075]所述三相電網(wǎng)接口包括帶漏電保護(hù)功能的斷路器和三相交流接頭，實(shí)現(xiàn)將來(lái)自三相電網(wǎng)的能量傳遞到系統(tǒng)內(nèi)部，或?yàn)橄到y(tǒng)能量向三相電網(wǎng)傳遞提供通路。
[0076]所述三相輸出單元包括帶漏電保護(hù)功能的斷路器和三相交流接口，實(shí)現(xiàn)為來(lái)自三相電網(wǎng)的能量或者系統(tǒng)內(nèi)部的能量傳遞到三相負(fù)載提供通路。
[0077]所述控制單元包括主控制單元和輔助控制單元；
[0078]所述主控制單元由第一數(shù)字處理器、信號(hào)調(diào)理板、采集板和通訊板組成，實(shí)現(xiàn)與電池組管理單元和人機(jī)交互單元的通訊；
[0079]所述輔助控制單元由第二數(shù)字處理器、信號(hào)調(diào)理板、采集板、電源板、通訊板組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)雙向變流單元和三相電網(wǎng)能量流向管理單元的控制。
[0080]所述人機(jī)交互單元包括高亮顯示屏和多彩全觸控液晶顯示屏，完成對(duì)多源協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)工作狀態(tài)的顯示，且用于顯示光伏發(fā)電單元、電池組管理單元和三相電網(wǎng)能量流向管理單兀各自的輸入?yún)?shù)信息、輸出參數(shù)信息和故障信息。
[0081]光伏發(fā)電單元根據(jù)負(fù)載大小、儲(chǔ)能電池狀態(tài)、三相電網(wǎng)情況決定能量饋送方向；
[0082]當(dāng)三相電網(wǎng)存在，負(fù)載功率需求小于光伏所提供最大能量時(shí)，若此時(shí)電池組單元的能量小于總?cè)萘康?0%，則光伏陣列的能量一部分通過(guò)低壓直流母線單元、高頻雙向隔離單元、高壓直流母線單元、雙向變流單元、LCL濾波單元、最后通過(guò)能量流向管理及軟啟動(dòng)單元供給三相負(fù)載和三相電網(wǎng)。剩余一部分或全部通過(guò)電池組充放電管理單元給電池組單元充電。若電池組單元充滿，能量再回饋給三相電網(wǎng)。若光伏能量不足，此時(shí)電池組單元的能量低于總?cè)萘康?0%，負(fù)載需求能量則由光伏陣列和三相電網(wǎng)一起提供，其中光伏陣列提供的能量流向如以上描述，三相電網(wǎng)提供的能量通過(guò)能量流向管理及軟啟動(dòng)單元提供給三相負(fù)載，三相電網(wǎng)同時(shí)通過(guò)能量流向管理及軟啟動(dòng)單元、LCL濾波單元、雙向變流單元、高壓直流母線單元、高頻雙向隔離單元、低壓直流母線單元、電池組充放電管理單元給電池組單元充電。若電池組單元能量充足，三相負(fù)載由電池組單元和光伏陣列一起向三相負(fù)載功倉(cāng)泛。
[0083]當(dāng)三相電網(wǎng)不存在，負(fù)載功率需求小于光伏陣列的能量時(shí)，若電池組單元的能量小于總?cè)萘康?0%，光伏陣列的能量一部分通過(guò)高頻雙向隔離單元、雙向變流單元供給三相負(fù)載，剩余部分通過(guò)電池組組充放電管理單元以恒流模式給電池組單元充電。若三相負(fù)載需求大于光伏陣列的能量，電池組單元的電量充足時(shí)，由光伏陣列和電池組單元一起給三相負(fù)載供能，當(dāng)電池組單元的電量低于20%時(shí)，系統(tǒng)持續(xù)發(fā)出報(bào)警信息，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間(可由客戶自定義設(shè)定)系統(tǒng)則停止工作。
[0084]整個(gè)系統(tǒng)可為來(lái)自光伏或者風(fēng)能、儲(chǔ)能電池、電網(wǎng)的能量進(jìn)行科學(xué)、高效合理的協(xié)調(diào)控制，讓能量根據(jù)負(fù)載實(shí)際工況，智能化分配。真正做到無(wú)人值守、新能源高效利用、持續(xù)、不間斷供能。為解決新能源發(fā)電本身受環(huán)境、溫度、光照等自然情況所帶來(lái)的間歇性問(wèn)題提供了一種全新的解決模式，為終端用電戶帶來(lái)全新的用電感受?？蔀槠髽I(yè)創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
[0085]最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是:以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員參照上述實(shí)施例依然可以對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行修改或者等同替換，這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，均在申請(qǐng)待批的本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種多源協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)包括光伏發(fā)電單元、電池組管理單元、高頻隔離轉(zhuǎn)換單元、雙向變流單元、三相電網(wǎng)能量流向管理單元、三相輸出單元、控制單元和人機(jī)交互單元； 所述光伏發(fā)電單元將來(lái)自光伏陣列的能量傳遞給高頻隔離轉(zhuǎn)換單元； 所述電池組管理單元將儲(chǔ)存在電池組單元中的能量根據(jù)負(fù)載實(shí)際需求向高頻隔離轉(zhuǎn)換單元傳遞； 所述高頻隔離轉(zhuǎn)換單元根據(jù)負(fù)載實(shí)際需求及電池組管理單元電量狀態(tài)向電池組管理單元和雙向變流單元分配能量； 所述雙向變流單元將能量通過(guò)三相電網(wǎng)能量流向管理單元傳遞給三相輸出單元，供給三相負(fù)載； 所述控制單元實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏發(fā)電單元、電池組管理單元、高頻隔離轉(zhuǎn)換單元、雙向變流單元以及人機(jī)交互單元的統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制； 所述人機(jī)交互單元向用戶和遠(yuǎn)端控制中心顯示、傳遞系統(tǒng)實(shí)時(shí)工作狀態(tài)，且通過(guò)人機(jī)交互單元設(shè)定系統(tǒng)工作模式，以適應(yīng)負(fù)載需求。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多源協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述光伏發(fā)電單元包括光伏陣列和最大功率點(diǎn)追蹤單元；所述最大功率點(diǎn)追蹤單元通過(guò)光伏陣列接口與光伏陣列連接; 所述光伏陣列接口為IP65防護(hù)等級(jí)，且為易插拔式，具備漏電保護(hù)功能，最大可接16路光伏陣列，便于用戶自由配置光伏陣列及現(xiàn)場(chǎng)安裝； 所述最大功率點(diǎn)追蹤單元將來(lái)自光伏陣列的能量以最大功率點(diǎn)追蹤的形式傳遞給高頻隔離轉(zhuǎn)換單元，同時(shí)把電壓穩(wěn)定在設(shè)定范圍以使得高頻隔離轉(zhuǎn)換單元及光伏陣列配置靈活，穩(wěn)定可靠工作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多源協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述電池組管理單元包括電池組單元和電池組充放電管理單元；所述電池組充放電管理單元通過(guò)電池組接口與電池組單元連接； 所述電池組接口為即插即用型接口，且具有高絕緣特性和高防護(hù)等級(jí)； 所述電池組充放電管理單元將來(lái)自電池組單元的能量根據(jù)控制單元下發(fā)的指令向高頻隔離轉(zhuǎn)換單元釋放，或者把來(lái)自高頻隔離轉(zhuǎn)換單元的能量根據(jù)控制單元下發(fā)的指令向電池組單元充電，具備電壓升壓、降壓功能，同時(shí)具備電流橫流充電、放電功能。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的多源協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述高頻隔離轉(zhuǎn)換單元包括低壓直流母線單元、高頻雙向隔離單元和高壓直流母線單元； 所述低壓直流母線單元包括低壓直流母線、直流支撐電容和AD采集器，實(shí)現(xiàn)控制光伏陣列或電池組單元的能量向高頻雙向隔離單元傳遞； 所述高頻雙向隔離單元包括升壓電路、高頻升降壓電感、高頻逆變電路、降壓電路、高頻整流電路、高頻隔離變壓器、AD采集器，實(shí)現(xiàn)將來(lái)自低壓直流母線的能量傳遞給高壓直流母線； 所述高壓直流母線單元包括高壓直流母線、直流支撐電容和AD采集器，實(shí)現(xiàn)將來(lái)自高頻雙向隔離單元的能量傳遞給雙向變流單元，或把來(lái)自雙向變流單元的能量傳遞給電池組管理單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多源協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述雙向變流單元包括基于可關(guān)斷功率器件的三相全橋單元、LCL濾波器單元、AD采集器和可關(guān)斷功率器件驅(qū)動(dòng)單元；所述雙向變流單元實(shí)現(xiàn)將來(lái)自高頻隔離單元的能量逆變?yōu)楣ゎl三相額定電壓為380V的電源，以供給三相輸出單元或三相電網(wǎng)能量流向管理單元；或者將來(lái)自三相電網(wǎng)能量流向管理單元的能量整流為600V以上的直流電壓供給高頻隔離轉(zhuǎn)換單元，進(jìn)而傳遞給電池組管理單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多源協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述LCL濾波器包括依次串聯(lián)的高頻三相電感L1、三相交流濾波電容Cl和高頻三相電感L2，高頻三相電感LI和高頻三相電感L2的磁芯均采用非晶合金制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的多源協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述三相電網(wǎng)能量流向管理單元包括能量流向管理及軟啟動(dòng)單元和三相電網(wǎng)接口； 所述能量流向管理及軟啟動(dòng)單元包括高速電子開關(guān)、高速接觸器、軟啟動(dòng)電阻、交流電壓/電流采集器，實(shí)現(xiàn)并離網(wǎng)的快速切換及初始工作的軟啟動(dòng)； 所述三相電網(wǎng)接口包括帶漏電保護(hù)功能的斷路器和三相交流接頭，實(shí)現(xiàn)將來(lái)自三相電網(wǎng)的能量傳遞到系統(tǒng)內(nèi)部，或?yàn)橄到y(tǒng)能量向三相電網(wǎng)傳遞提供通路。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多源協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述三相輸出單元包括帶漏電保護(hù)功能的斷路器和三相交流接口，實(shí)現(xiàn)為來(lái)自三相電網(wǎng)的能量或者系統(tǒng)內(nèi)部的能量傳遞到三相負(fù)載提供通路。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多源協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述控制單元包括主控制單元和輔助控制單元； 所述主控制單元由第一數(shù)字處理器、信號(hào)調(diào)理板、采集板和通訊板組成，實(shí)現(xiàn)與電池組管理單元和人機(jī)交互單元的通訊； 所述輔助控制單元由第二數(shù)字處理器、信號(hào)調(diào)理板、采集板、電源板、通訊板組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)雙向變流單元和三相電網(wǎng)能量流向管理單元的控制。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多源協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述人機(jī)交互單元包括高亮顯示屏和多彩全觸控液晶顯示屏，完成對(duì)多源協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)工作狀態(tài)的顯示，且用于顯示光伏發(fā)電單元、電池組管理單元和三相電網(wǎng)能量流向管理單元各自的輸入?yún)?shù)信息、輸出參數(shù)信息和故障信息。
【文檔編號(hào)】H02J3/32GK104333036SQ201410597183
【公開日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月30日
【發(fā)明者】郭文明, 陳雷, 蘭越前 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院, 中電普瑞科技有限公司