一种可优化控制的新能源实验室系统技术方案

本发明专利技术涉及一种可优化控制的新能源实验室系统，由通用电气接线网络及多功能控制器连接构成，该通用电气接线网络包括光伏发电组件、风电机组、控制逆变器、电动开关、模拟光照器和模拟风力器，光伏发电组件、风电机组、蓄电池分别连接到相应的控制逆变器上并通过电动开关与交流总线和直流总线相连接，模拟光照器和模拟风力器与交流电网相连接；该多功能控制器由微处理器、开关量输入端口、开关量输出端口、模拟量输入端口、串行通信端口、电源及接地端口连接构成。本发明专利技术提出了一种全新的新能源实验室系统，具有规模小、功能强、可变结构、试验项目齐备、面向应用等特点，为各中等、高等院校构建一个讨论、研究、交流的共同语境平台。

【技术实现步骤摘要】
一种可优化控制的新能源实验室系统
本专利技术属于新能源领域，尤其涉及一种可优化控制的新能源实验室系统。技术背景新能源产业是《国民经济和社会发展第十二个五年规划的建议》提出的七大战略性新兴产业之一，其中，“十二五”期间国内光伏总装机容量达12GW，是目前装机容量的几十倍。伴随着国家发改委确定了光伏上网基准电价，这将为我国的光伏产业及以光伏为主体的新能源应用在未来得到高速发展提供契机。我国历来重视教育发展，在最新的“2010-2020”教育发展战略纲就重点提到“教育均衡与公平、多层次办学及培养各类不同特点的人才；把我国打造为人力资源强国” 口号。可见，随着新能源在我国的大量应用，这将为就读于机电、电气、通信、物理、化学、管理、 营销等专业的学生提供很多的就业岗位，这就要求高等院校培养出在新能源领域发展的人才。就高等院校而言，实验室是学生在学校实践和增长知识的最佳场所，目前已运行于国家电网公司及重点高等院校的新能源实验室系统，由于其机组容量大、设备投入高、占地面积大等特点，难以在大多数院校中推广，然而，目前小型新能源试验台又偏向单一发电单元， 缺乏综合性、系统性。随着新能源技术的发展，建设一种小规模、可变结构、兼顾多种新能源发电单元的新能源实验室系统是目前多数高校合理的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种规模小、功能强、结构可变、试验项目齐备且面向应用的可优化控制的新能源实验室系统。本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的一种可优化控制的新能源实验室系统，由通用电气接线网络及多功能控制器连接构成，该通用电气接线网络包括光伏发电组件、风电机组、控制逆变器、电动开关、模拟光照器和模拟风力器，光伏发电组件、风电机组、蓄电池分别连接到相应的控制逆变器上并通过电动开关与交流总线和直流总线相连接，模拟光照器和模拟风力器与交流电网相连接；该多功能控制器由微处理器、开关量输入端口、开关量输出端口、模拟量输入端口、串行通信端口、电源及接地端口连接构成，开关量输入端口与电动开关相连接用于采集电动开关位置信号，开关量输出端口与电动开关相连接实现自动分合闸或遥控分合闸功能，模拟量输入端口分别连接风力传感器、光照度传感器、交流总线和直流总线上采集相应回路的交流电气量和直流电气量，串行通信端口与控制逆变器相连接。而且，所述通用电气接线网络的具体连接关系为光伏发电组件PVDG1、光伏发电组件PVDG2和光伏发电组件PVDG3的输出端分别连接到光伏控制逆变器PEU1、光伏控制逆变器PEU2上，光伏发电组件PVDG3输出端分别通过电动开关DLlO和电动开关DLl 1与光伏控制逆变器PEU3和综合控制逆变器PETO相连接，三个光伏控制逆变器分别通过电动开关 DL2、电动开关DL3、电动开关DL4连接到交流总线上，在每个光伏发电组件上安装有与多功能控制器的模拟量输入通道相连接的光照度传感器；第一风电机组输出端连接到风电控制逆变器PEU4上，第二风电机组输出端通过电动开关DL12和电动开关DL13分别与风电控制逆变器PETO和综合控制逆变器PETO相连接，二个风电控制逆变器PEU4、PEU5分别通过电动开关DL5和DL6连接到交流总线上，在每个风电机组的顶端安装有与多功能控制器模拟量输入通道相连接的风力传感器；蓄电池组的输出端分别通过电动开关DL8、电动开关 DL14分别连接到综合控制逆变器PETO和蓄电池双向控制逆变器PEU7上，综合控制逆变器 PETO交流输出端通过电动开关DL7连接到交流总线上，综合控制逆变器PETO直流输出端连接到直流总线上；交流负载通过电动开关DL15、电动开关DL16、电动开关DL17连接到交流总线上，直流负载通过电动开关DL18、电动开关DL19、电动开关DL20连接到直流总线上；模拟光照器和模拟风力器连接到交流电网上。而且，所述的开关量输入端口和开关量输出端口均为32路；所述的模拟量输入端口为20路；所述的串行通信端口为四个，其中第一串行通信端口与三个光伏控制逆变器相连接，第二串行通信端口与二个风电控制逆变器相连接，第三串行通信端口与综合控制逆变器及蓄电池蓄电池双向控制逆变器相连接，第四个串行通信端口与上位机相连接进行后台SCADA监控功能实验。而且，所述的多功能控制器还设有一网络接口，通过该网络接口连接一计算机并通过计算机浏览器进行WebSCADA实验。而且，所述的三个光伏控制逆变器、二个风电控制逆变器均为支撑光伏发电及风电机组并网或离网运行的双模电力电子功率变换设备；综合控制逆变器PETO是具有复合功能的电力电子功率变换设备，该综合控制逆变器配置有光伏发电接入端口、风电机组接入端口、直流负载接出端口、蓄电池充放电端口及与交流总线结合的端口 ；蓄电池双向控制逆变器PEU7是AC/DC双向变换的电力电子功率变换设备，其AC端口和市电电网相结合，其 DC端口与蓄电池组相结合。而且，所述的模拟风力器包括鼓风机和升降杆，模拟风力器与风电机组安装在同一区域内，鼓风机安装在升降杆的顶部，市电电源向鼓风机供电，升降杆与多功能控制器开关量输出回路相连接并由多功能控制器调节升降功能，多功能控制器通过模拟量输入通道检测风电机组的风力传感器得到风电机组的出力数据。而且，所述的模拟光照器装置包括太阳光模拟灯泡、支架和电阻箱，太阳光模拟灯泡安装在角度可调节的支架上，电阻箱安装在支架底部，市电电源经变阻箱后向太阳光模拟灯泡供电，太阳光模拟灯泡的灯光照射至光伏发电组件上，多功能控制器通过模拟量输入通道检测光伏发电组件的光照度传感器得到光伏发电组件的出力数据。而且，所述的通用电气接线网络通过手动或电动分合电动开关操作途径，从通用电气网络结构变换出各种电气接线进行具有工程应用的实验。本专利技术的优点和积极效果是1、本专利技术利用光伏发电组件、风电机组、蓄电池、各种控制逆变器、多功能控制器以及模拟风力器、模拟照度器组成了一种全新的新能源实验室系统，通过调整电动开关构成不同电气接线方式进行多种实验，具有规模小、功能强、可变结构、试验项目齐备、面向应用等特点，满足了实用型应用型人才培养目标。2、本专利技术在通用电气网络结构及15项基本实验、2项重要实验的总原则总目标指导下，为各中等、高等院校构建一个讨论、研究、交流的共同语境平台，各中等、高等院校可以依据其人财物现状选择“总目标规划、分阶段分步骤实施”开展实验室系统建设，以形成各具特色的实验室系统。 3、本专利技术的实验项可以和课程教学同步，更能为学生毕业设计提供综合实验与实践的平台，以提升毕业生面向工程应用的综合技术素质。附图说明图1是本专利技术的通用电气接线网络组成图2是本专利技术的多功能控制器组成图3是模拟风力器的构成示意图4是模拟光照器的构成示意图5是光伏发电单机组直接并网实验的电气接线图6是风电单机组直接并网实验的电气接线图7是光伏带储能及负载并网实验的电气接线图8是风电带储能及负载并网实验的电气接线图9是市电向蓄电池组快速、普通充电等实验的电气接线示意图10是独立光伏机组向蓄电池组最佳功率跟踪充电实验的电气接线图11是风光互补机组向蓄电池组最佳功率跟踪充电实验的电气接线图12是并网条件下风光互补机组向蓄电池组快速充电实验的电气接线图图13是离网系统电机启停等实验的电气接线本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李旭东，刘思佳，
申请(专利权)人：李旭东，
类型：发明
国别省市：