本實用新型涉及的是一種獨立微電網儲能系統(tǒng)。

背景技術：

由于獨立微電網內部各電源不能快速跟蹤外界環(huán)境和負載變化，難以維持電力供需的動態(tài)平衡和系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，所以需要設計出合適的儲能系統(tǒng)來保證微電源輸出電能的質量。同時，傳統(tǒng)的獨立微電網儲能系統(tǒng)中蓄電池儲能的動態(tài)響應速度過慢，系統(tǒng)的抗干擾能力弱，穩(wěn)定效果差，隨著人們對電能的多樣化需求的增長，這種儲能方式已經越來越不能滿足獨立微電網的發(fā)展需要。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型采用蓄電池與超級電容相結合的復合儲能手段來實現(xiàn)對獨立微電網系統(tǒng)輸出功率的補償和控制。它既可以彌補單一儲能技術的不足，又可以優(yōu)化微電網發(fā)電系統(tǒng)能量管理，使能量得到充分利用，提高能源的利用率。

該獨立微電網儲能系統(tǒng)，主要包括蓄電池，超級電容，光伏電池，最大功率點跟蹤控制器，超級電容充放電控制器，蓄電池充放電控制器，DSP控制芯片，芯片電源，電流電壓采集電路，信號調理電路，邏輯分配電路和驅動電路，其中，光伏電池、蓄電池和超級電容分別通過最大功率點跟蹤控制器、蓄電池充放電控制器和超級電容充放電控制器連接至母線，電流電壓采集電路采集母線電壓和電流，光伏電池的輸出電壓和電流，超級電容的輸出電壓和電流以及蓄電池的輸出電壓和電流，并經信號調理電路輸入至DSP控制芯片，由DSP控制芯片對輸入的信息進行加工處理，向邏輯分配電路輸出PWM控制信號，由邏輯分配電路經過處理后輸出至驅動電路，由驅動電路控制最大功率點跟蹤控制器，超級電容充放電控制器和蓄電池充放電控制器中開關管的導通和關斷。

附圖說明

下面結合附圖對本專利作進一步詳細的說明。

圖1為根據本實用新型的一種獨立微電網儲能系統(tǒng)的結構圖。

圖2是根據本實用新型的一種獨立微電網儲能系統(tǒng)中驅動電路的電路圖。

具體實施方式

為了更好的理解本實用新型的技術方案，下面結合附圖詳細描述本實用新型提供的實施例。

系統(tǒng)主電路如圖1所示，主要由蓄電池、超級電容、光伏電池、最大功率點跟蹤控制器PVB，超級電容充放電控制器CBDC，蓄電池充放電控制器BBDC等模塊組成。其中光伏電池為系統(tǒng)主電源，主要向母線負載提供電能；儲能系統(tǒng)由蓄電池和超級電容組成，用于維持母線電壓穩(wěn)定和負載正常穩(wěn)定運行；市電為備用電源，在外界光照較弱且儲能系統(tǒng)容量不足時使用；用于實現(xiàn)光伏電池功能；和用于實現(xiàn)儲能系統(tǒng)的充放電控制。

在獨立微電網中，儲能系統(tǒng)對維持系統(tǒng)長期穩(wěn)定輸出極其重要。光伏電池發(fā)電輸出具有隨機性、間歇性和季節(jié)性，每月每天的發(fā)電量都有差異。當P_PV<P_R，主要由蓄電池放電補充不足功率；當P_PV>P_R時，剩余的電能主要由蓄電池存儲起來。在連續(xù)陰雨天與夜晚，光伏電池無輸出時，蓄電池需維持系統(tǒng)長時間正常工作?？紤]到系統(tǒng)所需蓄電池的容量、成本和維護等因素，本實用新型采用閥控密封鉛酸蓄電池（VRLA，value-regulated lead-acid battery）。它具有技術成熟、容量大、價格低、自放電少、維護方便、無“記憶效應”和綠色環(huán)保等優(yōu)點。

由于外界因素如光照和溫度和內部因素如負載的突變都會引起母線電壓和功率的波動，從而降低光伏發(fā)電輸出電能的質量。因此，超級電容主要用于維持母線動態(tài)平衡：當光伏電池輸出波動較大時，超級電容瞬間放電以補充不足功率或將多余的電能快速存儲起來；在外部光照驟降且蓄電池還未響應時，作為短時電源獨立為負載供電。在本實用新型中，實際選取的超級電容為30F/160V的法拉電容組。

如圖1所示，系統(tǒng)主控電路和外圍電路主要由主控芯片、芯片電源、采樣電路、開關管驅動電路和邏輯電路等組成。

TI選型公司摒棄了傳統(tǒng)的馮諾依曼結構，采用先進的哈佛總線結構，大大提升了DSP 的工作效率。TMS320F2812芯片作為TI公司首推產品之一，其信號處理和控制能力極強，可實現(xiàn)比較復雜的算法.。

CPU內核主要具有以下優(yōu)勢：

①采用高性能的CMOS技術，主頻高達150MHZ。

②功耗低，節(jié)能，支持JTAG在線仿真。

③數據處理速度快，中斷響應和中斷處理速度快。

④可統(tǒng)一寄存器編程，兼容匯編語和語言。

存儲器的參數如下：

①片內存儲器有：128k×16位的片內FLASH程序存儲器，1k×16位的OTP ROM，4k×16位的boot ROM，1個8k×16位，2個4k×16位，2個1k×16位的片內SARAM。

②外部存儲器接口具有1M×16位的存儲空間、可編程讀/寫時序、可編程的等待時間和3個獨立片選信號。

芯片外設包括：

①有看門狗定時模塊和片內振蕩器，可動態(tài)改變鎖相環(huán)的頻率。

②有3個外部中斷源和3個32位CPU定時器，支持外部中斷。

③可設置斷點，并進行實時分析，可用硬件仿真。

④具有16通道12位ADC、事件管理器模塊EVA和EVB、多通道緩沖串行接口McBSP、串行外圍接口SPI、串行通信接口SCI和局域網通信控制器CAN。

根據上述芯片的性能可知，該芯片可以采樣16路信號，且運算速度快，控制性能優(yōu)越，可以滿足本系統(tǒng)設計的要求。因此，本系統(tǒng)選用此芯片為主控芯片。

在電流電壓采集電路中，采用霍爾電壓傳感器VSM025A進行電壓采樣，采用HFB50P霍爾電流傳感器進行電流采樣。同時，為了隔離控制系統(tǒng)和主電路，在采樣電路中加入電壓跟隨器以減少檢測電路對主電路和控制電路的影響。

在驅動電路設計中，由于DSP的電壓較低，達不到驅動所需電壓大小值，所以需要放大驅動信號。本系統(tǒng)采用的驅動電路如圖2所示。該電路中的主要芯片為混合集成IGBT驅動芯片QC841和光耦TLP521。其中QC841內部集成有高共模抑制比與高隔離電壓的高速光耦，能實現(xiàn)半導體器件和控制電路之間的電氣隔離，同時具有短路保護和故障輸出功能，其管腳完全兼容EXB841，適用于頻率為0-20kHZ的IGBT開關管。

在系統(tǒng)工作時，需要對DSP生成的5路信號進行邏輯處理可以實現(xiàn)關斷IGBT驅動脈沖的功能。為簡化電路設計，本實用新型的邏輯電路選用2片74LS08芯片完成該功能。

該獨立微電網儲能系統(tǒng)為蓄電池和超級電容相結合的多元復合儲能系統(tǒng)，該系統(tǒng)中太陽能系統(tǒng)控制精度較高,跟蹤性能較為優(yōu)越。同時,儲能系統(tǒng)可有效的維持母線穩(wěn)定。