以光伏为中心的直流耦合离网型储能微电网控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种以光伏为中心的直流耦合离网型储能微电网控制装置，包括连接光伏阵列与直流母线的DC

【技术实现步骤摘要】
以光伏为中心的直流耦合离网型储能微电网控制装置


[0001]本专利技术属于储能微电网
，具体涉及一种以光伏为中心的直流耦合离网型储能微电网控制装置。

技术介绍

[0002]由于偏远地区和孤岛与主电网连接点隔离且距离较远，因此，通常依赖不与主电网相连接的离网型微电网进行供电。离网型微电网以一组互相连接的分布式发电机或单个发电机为基础，用户通常包括住宅设施、有较低电力需求的小型工商业，以及农村地区等。
[0003]随着光伏技术的日益提升，越来越多的离网型微电网采用以光伏为中心的储能模式。离网型储能微电网的目标是：减少发电机组的使用来降低燃料成本和其他运营支出，同时，以更长的电池寿命和更稳定的直流母线电压来获得更好的交流侧电能质量调节。
[0004]由于离网型储能微电网的应用通常涉及电池电量的集约利用，因此，导致电池的容量衰减十分明显。而直流母线电压又受以下条件影响：1、运行环境条件；2、动态负载切换；3、无功功率需求；4、串并联或接地故障引起的交流母线电压、频率的变化。因此，目前亟需一种能够将母线电压控制在可接受范围内来实现稳定运行，且最大限度减少运行费用和延长电池寿命的离网型储能微电网。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例中提供了一种以光伏为中心的直流耦合离网型储能微电网控制装置，以解决现有技术中直流母线电压不能稳定运行，以及，储能电池容量衰减明显的问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术实施例公开了如下技术方案：
[0007]以光伏为中心的直流耦合离网型储能微电网控制装置，所述直流耦合离网型储能微电网包括：光伏阵列、直流母线、交流母线、由多组电池簇构成的电池系统，每组电池簇均包含多个电池箱，至少一个与交流母线相连接的应急备用发电机组，以及负载；所述控制装置包括：连接光伏阵列与直流母线的DC
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DC转换器、电池系统管理单元、连接直流母线和交流母线的DC
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AC转换器、多个直流侧开关、多个交流侧开关、可编程逻辑控制器,以及至少一个数据服务器，其中，
[0008]所述DC
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DC转换器与直流母线之间通过一个直流侧开关相连接；所述直流侧开关集成有电压、电流信号测量仪器，以及受控单元；所述电压、电流信号测量仪器与所述可编程逻辑控制器相连接，用于获取直流母线的实时电压和实时电流并发送至可编程逻辑控制器；
[0009]每组电池簇各自通过一个独立的直流侧开关连接至直流母线，并且每组电池簇均设置有独立的电池簇管理系统；
[0010]每个电池箱均设置有独立的电池箱管理系统；所有电池箱管理系统与对应的电池簇管理系统相连接；每个电池簇管理系统均连接至所述电池系统管理单元；所述电池系统管理单元用于获取电池系统数据、电池现场数据和每个电池箱的实时数据，所述实时数据
至少包括电池箱的电量、电流值、电流方向、电压值和温度；
[0011]所述DC
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AC转换器与直流母线之间通过一个直流侧开关相连接；所述DC
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AC转换器与交流母线之间通过一个交流侧开关相连接；所述交流侧开关集成有电压、电流信号测量仪器，以及受控单元；所述电压、电流信号测量仪器与所述可编程逻辑控制器相连接，用于获取交流母线的实时电压和实时电流并发送至可编程逻辑控制器；
[0012]所述可编程逻辑控制器分别与所有直流侧开关的受控单元、交流侧开关的受控单元、DC
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DC转换器、DC
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AC转换器、电池系统管理单元和应急备用发电机组相连接；所述可编程逻辑控制器包括通用模块、开关模块和报警模块；其中，所述通用模块包括电池寿命优化单元，所述电池寿命优化单元与电池系统管理单元相连接，用于根据获取的电池系统数据预估电池系统的循环寿命，以及，根据获取的电池现场数据计算剩余循环寿命；还用于在比较预估循环寿命和剩余循环寿命之后，生成电池寿命优化信息；
[0013]所述数据服务器与可编程逻辑控制器相连接，用于保存可编程逻辑控制器接收的数据和生成的数据。
[0014]可选地，其中，所述通用模块包括电池状态监测单元、电池寿命优化单元、DC
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DC转换器单元、DC
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AC转换器单元、实时传感单元、发电机组单元和数据服务器单元；其中，
[0015]所述电池状态监测单元分别与所述电池系统管理单元、直流侧开关的电压、电流信号测量仪器，以及，交流侧开关的电压、电流信号测量仪器相连接，用于监测电池系统中每一个电池箱的状态，所述电池箱的状态包括：电池怠速状态、电池充电状态、电池放电状态和电池故障状态；
[0016]DC
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DC转换器单元，所述DC
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DC转换器单元分别与所述开关模块、DC
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DC转换器、电池系统管理单元和数据服务器单元相连接，用于根据最大功率点追踪算法MPPT和斜坡率控制方法控制DC
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DC转换器，以及，向开关模块发送控制信号；
[0017]DC
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AC转换器单元，所述DC
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AC转换器单元分别与所述开关模块、DC
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AC转换器、电池状态监测单元、电池系统管理单元以及发电机组单元相连接，用于根据电池箱的状态控制DC
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AC转换器，以及，向开关模块发送控制信号；
[0018]实时传感单元，所述实时传感单元分别与每一个直流侧开关和交流侧开关上集成的电压、电流信号测量仪器相连接，用于获取并存储直流电压、直流电流、交流相电压、交流相电流和交流相频率；
[0019]发电机组单元，与应急备用发电机相连接，用于监测应急备用发电机的参数，以及，向应急备用发电机的控制器发送启停信号；
[0020]数据服务器单元，分别与电池状态监测单元和实时传感单元相连接，用于获取并存储电池箱的状态、直流电压、直流电流、交流相电压、交流相电流和交流相频率，以及，存储包括斜率和日照强度在内的历史数据。
[0021]可选地，所述电池状态监测单元包括：数据获取子单元和电池状态确定子单元；其中：
[0022]所述数据获取子单元分别与电池系统管理单元和实时传感单元相连接，用于通过实时传感单元获取直流母线实时电压，以及，通过电池管理单元获取每一个电池箱的实时数据；
[0023]所述电池状态确定子单元与所述数据获取子单元相连接，用于获取直流母线实时
电压和每一个电池箱的实时数据，并根据直流母线实时电压和电池箱的实时数据分别确定每一个电池箱的状态；其中，在直流母线实时电压属于预设正常范围，且电池箱的电量达到最大值时，确定所述电池箱的状态为电池怠速状态；在电池箱的电量降低到最小值时，或，电池箱的温度高于预设高温或低于预设低温时，确定所述电池箱的状态为电池故障状态；在电池箱的电流方向为向外流出时，确定所述电池箱的状态为电池放电状态；在电池箱的电流方向为向内流入时，确定所述电池箱的状态为电池充电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.以光伏为中心的直流耦合离网型储能微电网控制装置，所述直流耦合离网型储能微电网包括：光伏阵列、直流母线、交流母线、由多组电池簇构成的电池系统，每组电池簇均包含多个电池箱，至少一个与交流母线相连接的应急备用发电机组，以及负载；其特征在于，所述控制装置包括：连接光伏阵列与直流母线的DC
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DC转换器、电池系统管理单元、连接直流母线和交流母线的DC
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AC转换器、多个直流侧开关、多个交流侧开关、可编程逻辑控制器,以及至少一个数据服务器，其中，所述DC
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DC转换器与直流母线之间通过一个直流侧开关相连接；所述直流侧开关集成有电压、电流信号测量仪器，以及受控单元；所述电压、电流信号测量仪器与所述可编程逻辑控制器相连接，用于获取直流母线的实时电压和实时电流并发送至可编程逻辑控制器；每组电池簇各自通过一个独立的直流侧开关连接至直流母线，并且每组电池簇均设置有独立的电池簇管理系统；每个电池箱均设置有独立的电池箱管理系统；所有电池箱管理系统与对应的电池簇管理系统相连接；每个电池簇管理系统均连接至所述电池系统管理单元；所述电池系统管理单元用于获取电池系统数据、电池现场数据和每个电池箱的实时数据，所述实时数据至少包括电池箱的电量、电流值、电流方向、电压值和温度；所述DC
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AC转换器与直流母线之间通过一个直流侧开关相连接；所述DC
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AC转换器与交流母线之间通过一个交流侧开关相连接；所述交流侧开关集成有电压、电流信号测量仪器，以及受控单元；所述电压、电流信号测量仪器与所述可编程逻辑控制器相连接，用于获取交流母线的实时电压和实时电流并发送至可编程逻辑控制器；所述可编程逻辑控制器分别与所有直流侧开关的受控单元、交流侧开关的受控单元、DC
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DC转换器、DC
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AC转换器、电池系统管理单元和应急备用发电机组相连接；所述可编程逻辑控制器包括通用模块、开关模块和报警模块，其中，所述通用模块包括电池寿命优化单元，所述电池寿命优化单元与电池系统管理单元相连接，用于根据获取的电池系统数据预估电池系统的预估循环寿命，以及，根据获取的电池现场数据计算剩余循环寿命；电池寿命优化单元还用于在比较预估循环寿命和剩余循环寿命之后，生成电池寿命优化信息；所述数据服务器与可编程逻辑控制器相连接，用于保存可编程逻辑控制器接收的数据和生成的数据。2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，其中，所述通用模块还包括电池状态监测单元、DC
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DC转换器单元、DC
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AC转换器单元、实时传感单元、发电机组单元和数据服务器单元；其中，所述电池状态监测单元分别与所述电池系统管理单元、直流侧开关的电压、电流信号测量仪器，以及，交流侧开关的电压、电流信号测量仪器相连接，用于监测电池系统中每一个电池箱的状态，所述电池箱的状态包括：电池怠速状态、电池充电状态、电池放电状态和电池故障状态；DC
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DC转换器单元，所述DC
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【专利技术属性】
技术研发人员：福尔康，刘长运，樊苗，
申请(专利权)人：双登集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：