一种水风光互补发电及并网控制模拟实验系统技术方案

本发明专利技术公开了一种水风光互补发电及并网控制模拟实验系统，属于电气工程领域，包括电源模拟发电模块，电源并网控制模块，直流逆变模块、交流配电模块和交直流电气参数监测模块。本发明专利技术系统可以实现水力模拟发电、风力模拟发电、光伏模拟发电操作，该操作安全、简便；本发明专利技术系统可以灵活实现水风互补发电及并网、风光互补发电及并网、水光互补发电及并网、水风光互补发电及并网，一定程度上克服了分布式电源出力特性的随机性、波动性、间歇性等缺点；系统负载具有可拓展性；系统结构简单、成本低、控制效果好。

A Simulated Experimental System for Hydraulic-Wind-Solar Complementary Generation and Grid-connected Control

The invention discloses a water-wind-solar complementary power generation and grid-connected control simulation experimental system, which belongs to the field of electrical engineering, including power supply simulation power generation module, power Grid-connected Control module, DC inverter module, AC distribution module and AC/DC electrical parameter monitoring module. The system of the invention can realize the operation of hydro-analog power generation, wind-analog power generation and photovoltaic analog power generation, which is safe and simple; the system of the invention can flexibly realize the hydro-wind complementary power generation and grid-connected, wind-photovoltaic complementary power generation and grid-connected, hydro-photovoltaic complementary power generation and grid-connected, and overcome the randomness and wave of the output characteristics of distributed power sources to a certain extent. The system has some shortcomings, such as dynamic and intermittent, expandable system load, simple structure, low cost and good control effect.

【技术实现步骤摘要】
一种水风光互补发电及并网控制模拟实验系统
本专利技术涉及电气工程领域，具体是一种水风光互补发电及并网控制模拟实验系统。
技术介绍
随着传统化石能源的枯竭以及国民经济的高速发展，对我国而言，如何提高能源利用率，改变能源结构变得日益迫切。在此背景下，分布式发电及其相关技术引起了世人越来越多的关注。其中，风、光、水等分布式能源所具有的储量巨大、分布广泛、清洁安全，在我国应用较多。但受分布式电源出力特性的随机性、波动性、间歇性等缺点限制，其并网控制仍处于探索阶段。基于水、风、光分布式电源互补型微电网组网技术和运行控制策略，实现水力发电并网操作、光伏发电并网操作、风力发电并网操作、蓄电池储能系统并网操作及水风光互补并网操作等多源发电及并网装置亟待开发。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种水风光互补发电及并网控制模拟实验系统，克服分布式电源出力特性的随机性、波动性、间歇性等缺点限制，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种水风光互补发电及并网控制模拟实验系统，包括电源模拟发电模块，电源并网控制模块，直流逆变模块、交流配电模块和交直流电气参数监测模块，所述电源模拟发电模块包括水力发电模拟器、风力发电模拟器和光伏发电模拟器，所述水力发电模拟器、风力发电模拟器和光伏发电模拟器分别通过单相空气开关连接有直流接触器、功率调节器，进而连接±48V直流母线；所述电源并网控制模块包括蓄电池组，所述蓄电池组通过单相空气开关连接直流接触器、充放电管理器，进而连接±48V直流母线；所述直流逆变模块包括三相逆变器，三相逆变器上游连接±48V直流母线，下游通过三相空气开关和并联连接的水电交流接触器、和风电交流接触器、光伏交流接触器连接220V交流母线，通过单相空气开关并分别向第一负载、第二负载和第三负载供电；所述交流配电模块包括电气控制系统，电气控制系统连接有触摸屏，电气控制系统控制直流继电器、直流接触器、交流继电器和并联连接的水电交流接触器、和风电交流接触器、光伏交流接触器决定水电、风电和光电是否并网；所述电气控制系统控制蓄电池组的直流继电器、直流接触器和充放电管理器来决定蓄电池组是否向±48V直流母线供电；所述电气参数检测模块包括监控系统，监控系统连接有显示器，所述监控系统分别监视直流接触器、第一负载、第二负载和第三负载的电压、电流以及交流母线的电压、频率。作为本专利技术进一步的方案：采用水风互补时，以水电为基础，当微电网功率不够，交流母线电压下降到额定电压的95%时，通过电气控制系统控制风电的直流继电器、风电的直流接触器闭合，向±48V直流母线侧供应风力发电，并通过三相逆变器转换为380/220V交流电，同时风电的交流继电器和风电交流接触器闭合，向交流母线供电；当微电网功率仍不够，交流母线电压下降到额定电压的95%时，通过电气控制系统控制蓄电池组的直流继电器、直流接触器闭合，控制充放电管理器状态为放电状态，蓄电池组向±48V直流母线供电；当微网功率有冗余，交流母线电压上升到超过额定电压的105%时，可通过电气控制系统控制功率调节器输出的功率，使交流母线电压降为额定电压，控制策略采用主从控制，控制算法采用SVPWM算法。作为本专利技术进一步的方案：采用风光互补时，以风电为基础，当微电网功率不够，交流母线电压下降到额定电压的95%时，通过电气控制系统控制风力发电的直流继电器、风力发电的直流接触器闭合，向±48V直流母线侧供应风力发电，并通过三相逆变器转换为380/220V交流电，同时光伏电的交流继电器和光伏交流接触器闭合，向交流母线供电；当微电网功率仍不够，交流母线电压下降到额定电压的95%时，通过电气控制系统控制蓄电池组的直流继电器、直流接触器闭合，蓄电池组的充放电管理器状态为放电状态，蓄电池组向±48V直流母线供电；当微网功率有冗余，交流母线电压上升到超过额定电压的105%时，可通过电气控制系统控制功率调节器输出的功率，使交流母线电压降为额定电压，控制策略采用主从控制，控制算法采用SVPWM算法。作为本专利技术进一步的方案：采用水光互补时，以水电为基础，当微电网功率不够，交流母线电压下降到额定电压的95%时，通过电气控制系统控制光伏发电的直流继电器、光伏发电的直流接触器闭合，向±48V直流母线侧供应光伏发电，并通过三相逆变器转换为220V直流电，同时光伏电的交流继电器和光伏交流接触器闭合，向交流母线供电；当微电网功率仍不够，交流母线电压下降到额定电压的95%时，通过电气控制系统控制蓄电池组的直流继电器、直流接触器闭合，蓄电池组的充放电管理器状态为放电状态，蓄电池组向±48V直流母线供电，控制策略采用主从控制，控制算法采用SVPWM算法。作为本专利技术进一步的方案：采用水风光互补时，以水电为基础，当微电网功率不够，交流母线电压下降到额定电压的95%时，通过电气控制系统控制风电的直流继电器、风电的直流接触器闭合，向±48V直流母线侧供应风力发电，并通过三相逆变器转换为220V直流电，同时风电的交流继电器和风电交流接触器闭合，向交流母线供电；当微电网功率仍不够，交流母线电压下降到额定电压的95%时，通过电气控制系统控制光伏发电的直流继电器、光伏发电的直流接触器闭合，向±48V直流母线侧供应风力发电，并通过三相逆变器转换为220V直流电，同时光伏电的交流继电器和光伏交流接触器闭合，向交流母线供电；当微电网功率仍不够，交流母线电压下降到额定电压的95%时，通过电气控制系统控制蓄电池组的直流继电器、直流接触器闭合，蓄电池组向±48V直流母线供电；当微网功率有冗余，交流母线电压上升到超过额定电压的105%时，可通过电气控制系统控制功率调节器输出的功率，使交流母线电压降为额定电压，控制策略采用主从控制，控制算法采用SVPWM算法。作为本专利技术进一步的方案：当微网的功率有冗余，交流母线的电压超过额定值的105%时，可通过电气控制系统控制蓄电池组的充放电管理器的状态为充电状态，蓄电池组进入充电状态；当监控系统检测到蓄电池组的出口电压达到额定电压时，通过电气控制系统控制蓄电池组的直流继电器、直流接触器断开，蓄电池组退出运行。作为本专利技术进一步的方案：当微网功率有冗余，交流母线电压超过额定值的105%时，且蓄电池组已经退出运行，通过电气控制系统控制功率调节器，适当的减小水力发电模拟器的出力，此控制采用PWM控制。作为本专利技术进一步的方案：当微网功率有冗余，交流母线电压超过额定值的105%时，且蓄电池组已经退出运行，通过电气控制系统控制功率调节器，适当的减小水力发电模拟器的出力，当交流母线电压仍超过105%时，可通过触摸屏人工键入，使得电气控制系统切除风力发电模拟器的出力。作为本专利技术再进一步的方案：当微网功率有冗余，交流母线电压超过额定值的105%时，且蓄电池组已经退出运行，通过电气控制系统控制功率调节器，适当的减小水力发电模拟器的出力，当交流母线电压仍超过105%时，可通过触摸屏人工键入，使得电气控制系统切除风力发电模拟器的出力，当交流母线电压仍超过额定电压的105%时，可通过触摸屏人工键入，使得电气控制系统切除光伏发电模拟器的出力。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1.本系统可以实现水力发电、风力发电、光伏发电操作，该操作安全、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水风光互补发电及并网控制模拟实验系统，包括电源模拟发电模块，电源并网控制模块，直流逆变模块、交流配电模块和交直流电气参数监测模块，其特征在于：所述电源模拟发电模块包括水力发电模拟器（2）、风力发电模拟器（3）和光伏发电模拟器（4），所述水力发电模拟器（2）、风力发电模拟器（3）和光伏发电模拟器（4）分别通过单相空气开关（1）连接有直流接触器（6）、功率调节器（7），进而连接±48V直流母线；所述电源并网控制模块包括蓄电池组（5），所述蓄电池组（5）通过单相空气开关（1）连接直流接触器（6）、充放电管理器（8），进而连接±48V直流母线；所述直流逆变模块包括三相逆变器（14），三相逆变器（14）上游连接±48V直流母线，下游通过三相空气开关（15）和并联连接的水电交流接触器（161）、和风电交流接触器（162）、光伏交流接触器（163）连接220V交流母线，通过单相空气开关（1）并分别向第一负载（17）、第二负载（18）和第三负载（19）供电；所述交流配电模块包括电气控制系统（10），电气控制系统（10）连接有触摸屏（11），电气控制系统（10）控制直流继电器（91）、直流接触器（6）、交流继电器（92）和并联连接的水电交流接触器（161）、和风电交流接触器（162）、光伏交流接触器（163）决定水电、风电和光电是否并网；所述电气控制系统（10）控制蓄电池组（5）的直流继电器（91）、直流接触器（6）和充放电管理器（8）来决定蓄电池组（5）是否向±48V直流母线供电；所述电气参数检测模块包括监控系统（13），监控系统（13）连接有显示器（12），所述监控系统（13）分别监视直流接触器（6）、第一负载（17）、第二负载（18）和第三负载（19）的电压、电流以及交流母线的电压、频率。...

【技术特征摘要】
1.一种水风光互补发电及并网控制模拟实验系统，包括电源模拟发电模块，电源并网控制模块，直流逆变模块、交流配电模块和交直流电气参数监测模块，其特征在于：所述电源模拟发电模块包括水力发电模拟器（2）、风力发电模拟器（3）和光伏发电模拟器（4），所述水力发电模拟器（2）、风力发电模拟器（3）和光伏发电模拟器（4）分别通过单相空气开关（1）连接有直流接触器（6）、功率调节器（7），进而连接±48V直流母线；所述电源并网控制模块包括蓄电池组（5），所述蓄电池组（5）通过单相空气开关（1）连接直流接触器（6）、充放电管理器（8），进而连接±48V直流母线；所述直流逆变模块包括三相逆变器（14），三相逆变器（14）上游连接±48V直流母线，下游通过三相空气开关（15）和并联连接的水电交流接触器（161）、和风电交流接触器（162）、光伏交流接触器（163）连接220V交流母线，通过单相空气开关（1）并分别向第一负载（17）、第二负载（18）和第三负载（19）供电；所述交流配电模块包括电气控制系统（10），电气控制系统（10）连接有触摸屏（11），电气控制系统（10）控制直流继电器（91）、直流接触器（6）、交流继电器（92）和并联连接的水电交流接触器（161）、和风电交流接触器（162）、光伏交流接触器（163）决定水电、风电和光电是否并网；所述电气控制系统（10）控制蓄电池组（5）的直流继电器（91）、直流接触器（6）和充放电管理器（8）来决定蓄电池组（5）是否向±48V直流母线供电；所述电气参数检测模块包括监控系统（13），监控系统（13）连接有显示器（12），所述监控系统（13）分别监视直流接触器（6）、第一负载（17）、第二负载（18）和第三负载（19）的电压、电流以及交流母线的电压、频率。2.根据权利要求1所述的一种水风光互补发电及并网控制模拟实验系统，其特征在于：采用水风互补时，以水电为基础，当微电网功率不够，交流母线电压下降到额定电压的95%时，通过电气控制系统（10）控制风电的直流继电器（91）、风电的直流接触器（6）闭合，向±48V直流母线侧供应风力发电，并通过三相逆变器（14）转换为380/220V交流电，同时风电的交流继电器（92）和风电交流接触器（162）闭合，向交流母线供电；当微电网功率仍不够，交流母线电压下降到额定电压的95%时，通过电气控制系统（10）控制蓄电池组（5）的直流继电器（91）、直流接触器（6）闭合，控制充放电管理器（8）状态为放电状态，蓄电池组（5）向±48V直流母线供电；当微网功率有冗余，交流母线电压上升到超过额定电压的105%时，可通过电气控制系统（10）控制功率调节器（7）输出的功率，使交流母线电压降为额定电压，控制策略采用主从控制，控制算法采用SVPWM算法。3.根据权利要求1所述的一种水风光互补发电及并网控制模拟实验系统，其特征在于，采用风光互补时，以风电为基础，当微电网功率不够，交流母线电压下降到额定电压的95%时，通过电气控制系统（10）控制风力发电的直流继电器（91）、风力发电的直流接触器（6）闭合，向±48V直流母线侧供应风力发电，并通过三相逆变器（14）转换为380/220V交流电，同时光伏电的交流继电器（92）和光伏交流接触器（163）闭合，向交流母线供电；当微电网功率仍不够，交流母线电压下降到额定电压的95%时，通过电气控制系统（10）控制蓄电池组（5）的直流继电器（91）、直流接触器（6）闭合，蓄电池组（6）的充放电管理器（8）状态为放电状态，蓄电池组（5）向±48V直流母线供电；当微网功率有冗余，交流母线电压上升到超过额定电压的105%时，可通过电气控制系统（10）控制功率调节器（7）输出的功率，使交流母线电压降为额定电压，控制策略采用主从控制，控制算法采用SVPWM算法。4.根据权利要求1所述的一种水风光互补发电及并网控制模拟实验系统，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张兴旺，梁兴，章彧，徐键，章义平，张雅琦，谢瑞，
申请(专利权)人：南昌工程学院，
类型：发明
国别省市：江西,36