一种减少电网储能容量要求的复合型负载侧调控变流器制造技术

本发明专利技术涉及一种减少电网储能容量要求的复合型负载侧调控变流器，与可再生能源和可调控负荷相结合，构成一个自主的功率转换系统，用于交流微电网的并网功率控制和电池能量管理。这样的集成配置可以同时控制电池电量，负荷功率和并网功率。本发明专利技术扩展了负荷侧调控的工作区域，并降低了接入大量可再生能源的交流微电网的所需储能容量。讨论了负载侧调控变流器的电路工作原理和控制算法。通过对负载侧调控变流器的稳态分析，证明了其扩展的工作范围。在110v交流微电网中，验证了所提出的负载侧调控变流器的并网功率控制和平均电池电流控制功能。控制功能。控制功能。

【技术实现步骤摘要】
一种减少电网储能容量要求的复合型负载侧调控变流器


[0001]本专利技术属于电网电路
，具体涉及一种减少电网储能容量要求的复合型负载侧调控变流器。

技术介绍

[0002]现代电力系统正在从单向大容量发电向包含可再生能源发电源的双向分布式发电发展。一方面由于可再生能源发电源的集成，发电端变得越来越随机。另一方面随着转换器接口设备的增加，需求端变得更加可控。因此，有人建议应在电网的需求侧实施控制智能，以减少用于适应可再生能源发电源变化的存储投资。通常交流微电网可以看作是一组低压外围设备，用于辅助电力系统的能量管理。
[0003]可用于交流微电网能量管理的设备包括电池储能系统、可控发电和可控负载。逆变器接口的电池储能系统通常用于缓冲间歇可再生能源发电源。随着可再生能源发电源规模的扩大，所需的蓄电池容量也随之增加，这就增加了投资成本。此外，电池的功率流必须适应电网和可再生能源发电源的功率波动，这会导致电池的次优运行，增加电池的存储容量。可控发电，如PVs和变频器接口的风力涡轮机，可以通过控制来调节微电网的电压和频率。然而，当RGs远离最大功率点跟踪(MPPT)模式运行时，会导致能量收集效率低下，从而延长可再生能源发电源投资成本的回收期。一些可调控负荷，如热水器和热泵，对施加电压的要求较宽松，可以作为智能负荷进行控制，以缓冲电网的功率波动。这种负载控制方法的好处是减少了存储容量。
[0004]需求侧管理技术是一种有效补偿微电网间歇可再生能源发电的技术。通过改变可调控负荷的能量消耗可以增加需求侧消纳系统不稳定能量的能力，从而降低电网所需储能容量，以缓冲微电网的功率不平衡。现有的负荷侧调控变流器体积庞大，结构复杂，成本高昂，并不适用于现代工业应用。此外，现有的变换器拓扑结构不能同时解耦电池电源和负载功率，这阻碍了对电池SoC和电网电源的同时控制。

技术实现思路

[0005]为解决上述问题，本专利技术提出一种减少电网储能容量要求的复合型负载侧调控变流器。
[0006]本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种减少电网储能容量要求的复合型负载侧调控变流器，包括：可再生能源发电源RGs、直流电源V
B
、电容C、C1和C2、场效应晶体管S1‑
S4、电感L
u
和L
d
、电阻Z
N
和Z
C
及电网；
[0008]其中，可再生能源发电源RGs连接于直流电源V
B
的两端，电容C1和C2串联后连接于直流电源V
B
的两端；场效应晶体管S3的源极和场效应晶体管S4的漏极连接，场效应晶体管S3的漏极连接至电容C1，场效应晶体管S4的源极连接至电容C2；场效应晶体管S1的源极和场效应晶体管S2的漏极连接，场效应晶体管S1的漏极连接至电容C1，场效应晶体管S2的源极连接至电容C2；电感L
u
一端连接于电容C的一端，另一端连接于场效应晶体管S1的源极和场效应
晶体管S1的的漏极的连接点p；电感L
d
一端连接于电容C的另一端，另一端连接于场效应晶体管S3的源极和场效应晶体管S4的漏极的连接点n；电阻ZN一端连接于电感L
d
与电容C的连接点l，另一端连接于电容C1和C2串联的连接点g；电阻Z
C
一端连接于电容C与电感L
u
连接的连接点s，另一端连接至电容C1和C2串联的连接点g；电网连接至电阻Z
C
的两端。
[0009]进一步地，节点s和l分别连接到电网的公共耦合点位置和负荷的阳极，施加调谐电压v
c
来调整负荷功率P
nc
。
[0010]进一步地，复合型负载侧调控变流器中除可再生能源发电源RGs、电阻Z
C
及电网之外的部分称为负载侧调控变流器，负载侧调控变流器由两个开关支路p和n以及一个电容支路g组成，通过两个同相锯齿载波调制开关支路p和n，开关变量S
x
＝[1，0]表示开关S
x
的开启和关闭状态，向量S＝[S1，S2，S3，S4]用于识别开关状态，负载侧调控变流器的开关状态用于实现并网功率控制和可调控负荷功率控制的功能。
[0011]进一步地，支路p和g构成半桥变换器，在线电流的正周期(i
s
>0)中，i
s
将给上部电容器C1充电，当直流链路电压被箝位到电池电压V
B
时，将产生顺时针循环电流；此时，蓄电池充电，电容器C2放电；C2由i
s
放电，将产生逆时针循环电流，蓄电池放电，C1充电。
[0012]进一步地，通过控制开关支路p的占空比来控制并网功率，通过控制开关支路n的占空比来调节负荷的功率。
[0013]本专利技术涉及一种减少电网储能容量要求的复合型负载侧调控变流器，与可再生能源发电源和可调控负荷相结合，构成一个自主的功率转换系统，用于交流微电网的并网功率控制和储能。这样的集成配置可以同时控制电池电源，可调控负荷电源和并网电源。本专利技术扩展了变换器的工作区域，以提供所需的并网电源，并降低了交流微电网的存储容量。讨论了负载侧调控变流器的电路工作原理和控制算法。通过对负载侧调控变流器的稳态分析，证明了其扩展的工作范围。在110v交流微电网中，验证了所提出的负载侧调控变流器的并网功率控制和平均电池电流控制功能。通过对110v交流微电网的仿真，验证了负载侧调控变流器的减储性能。
附图说明
[0014]图1是本专利技术提供的一种减少电网储能容量要求的复合型负载侧调控变流器的结构示意图。
[0015]图2是本专利技术提供的一种减少电网储能容量要求的复合型负载侧调控变流器中运行可调控负荷功率控制时第一状态的示意图。
[0016]图3是本专利技术提供的一种减少电网储能容量要求的复合型负载侧调控变流器中运行可调控负荷功率控制时第二状态的示意图。
[0017]图4是本专利技术提供的一种减少电网储能容量要求的复合型负载侧调控变流器中运行可调控负荷功率控制时第三状态的示意图。
[0018]图5是本专利技术提供的一种减少电网储能容量要求的复合型负载侧调控变流器中运行可调控负荷功率控制时第四状态的示意图。
[0019]图6是本专利技术提供的一种减少电网储能容量要求的复合型负载侧调控变流器中运行并网功率控制时第一状态的示意图。
[0020]图7是本专利技术提供的一种减少电网储能容量要求的复合型负载侧调控变流器中运
行并网功率控制时第二状态的示意图。
[0021]图8是本专利技术提供的一种减少电网储能容量要求的复合型负载侧调控变流器中负载侧调控变流器集成系统的平均等效电路图。
具体实施方式
[0022]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术做进一步的详细说明。应当理解，此外所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，但并不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种减少电网储能容量要求的复合型负载侧调控变流器，其组成包括：可再生能源发电源RGs、直流电源V
B
、电容C、C1和C2、场效应晶体管S1‑
S4、电感L
u
和L
d
、电阻Z
N
和Z
C
及电网；其中，可再生能源发电源RGs连接于直流电源V
B
的两端，电容C1和C2串联后连接于直流电源V
B
的两端；场效应晶体管S3的源极和场效应晶体管S4的漏极连接，场效应晶体管S3的漏极连接至电容C1，场效应晶体管S4的源极连接至电容C2；场效应晶体管S1的源极和场效应晶体管S2的漏极连接，场效应晶体管S1的漏极连接至电容C1，场效应晶体管S2的源极连接至电容C2；电感L
u
一端连接于电容C的一端，另一端连接于场效应晶体管S1的源极和场效应晶体管S1的的漏极的连接点p；电感L
d
一端连接于电容C的另一端，另一端连接于场效应晶体管S3的源极和场效应晶体管S4的漏极的连接点n；电阻ZN一端连接于电感L
d
与电容C的连接点l，另一端连接于电容C1和C2串联的连接点g；电阻Z
C
一端连接于电容C与电感L
u
连接的连接点s，另一端连接至电容C1和C2串联的连接点g；电网的正负极连接至电阻Z
C
的两端。2.根据权利要求1所述的减少电网...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷宇，王明浩，沈世茜，许昭，罗杰，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：