基于光伏系统的用户侧分布式电源即插即用逆变器技术方案

本实用新型专利技术提供了一种基于光伏系统的用户侧分布式电源即插即用逆变器，其包括：分布式电源即插即用控制器、功率主电路、通信接口、检测接口、功率接口、机械接口以及感知外部电网信息的PT、CT部件等，该逆变器与光伏阵列、储能单元配合，并通过逆变器的通信接口实现与远程电力调度中心的即时通信功能，达到本地电源管理系统的即插即用和能量管控功能，其中储能单元起辅助作用。核心为用户侧分布式电源即插即用逆变器，即图中虚线内部分。本实用新型专利技术提供的基于光伏系统的用户侧分布式电源即插即用逆变器，通过跟踪在分布式电源并网和离网瞬间产生的瞬间冲击电压、电流，以软件的快速采样和算法处理并网和离网时电压峰值变化，控制逆变器实现电流源方式运行，实现分布式电源的有功/无功控制，最终缓解或消除这些影响。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于智能电网领域，具体涉及一种基于光伏系统的用户侧分布式电源即插即用逆变器。
技术介绍
随着智能电网的快速发展，在今后的电力系统中，分布式电源的比例里越来越高，分布式电源的大量接入，要求其即插即用的快速化、标准化强烈，同时分布式电源接入会导致电网电能质量难以得到保证，研究解决分布式电源接入带来的各种实际问题具有重要的意义，通过研究合理的即插即用解决方案，缓解甚至消除这些影响，也就意味着分布式电源可以又好的方式接入，以适应新的需求。1、即插即用技术即插即用是微软为Windows 95和后来的操作系统开发的一种功能，用于让用户将设备插入计算机，并让计算机识别该设备的存在。随着微软的参与，即插即用(PnP)已被一个开放的行业标准，通用即插即用(UPnP)，所取代。通用即插即用是在无缝装置插件上使用互联网协议。设备的"即插即用"指新的设备可以从物理上接入测控系统网络，同时，监控中心就可以自动识别新接入的设备，并可以对新设备加以管理。监控中心要实现的基本功能大致可包括如下几部分:自动识别新添加的设备；确定新设备功能和服务；创建完整的设备配置信息，并控制设备的工作和获取设备当前的状态。实现了即插即用，自动识别的测控系统就具有了一定的可扩展和自适应的能力，当有新设备接入到网络时，监控中心可以自动识别新插入的设备并对其进行管理，而不需要更改调度系统的应用程序，既减轻了系统编码的复杂性，使其更容易维护，又提高了系统的灵活性，使系统趋向智能化。2、光伏逆变器控制技术通过对逆变器输出电流矢量的控制实现并网及网侧有功和无功的控制。控制电路的目的就是控制并网逆变器六个开关管的通断，产生与正弦波等效的一系列等幅不等宽的矩形脉冲波形，等效的原则是每一区间的面积相等。如果把一个正弦半波分作η等份，然后把每一等份的正弦曲线与横轴所包围的面积都用一个与此面积相等的等高矩形脉冲来代替，矩形脉冲的中点与正弦波每一等份的中点重合，而宽度是按正弦规律变化。这样，由η个等幅而不等宽的矩形脉冲所组成的波形就与正弦半周等效。同样，正弦波负半周也可用相同方法与一系列负脉冲波来等效。矢量控制最初用于控制异步电机，把交流电动机等效为直流电动机控制，后来经过多年的发展，逐渐形成了一套比较完整的矢量控制理论体系。最近二十多年来由于电力电子、计算机及微电子技术的飞速发展，矢量控制技术在高性能交流驱动领域的应用已经越来越广泛。矢量控制大大简化了控制的难度，并会获得较好的控制效果。矢量控制由两个电流内环、一个电压外环的双闭环系统，来达到实际需要的精度和动静态性能。这种方法是取直流侧电压与给定电压比较，产生作为输入的直轴电流，取逆变器侧电感电流作为反馈，产生控制逆变器的脉冲信号。当发电机的直流电压不稳定时，通过逆变器侧电感电流的反馈，可以调节逆变器6个开关管通断时间，使其输出与电网电压幅值、相位相吻合。
技术实现思路
为克服上述缺陷，本技术提供了一种基于光伏系统的用户侧分布式电源即插即用逆变器，通过跟踪在分布式电源并网和离网瞬间产生的瞬间冲击电压、电流，以软件的快速采样和算法处理并网和离网时电压峰值变化，控制逆变器实现电流源方式运行，实现分布式电源的有功/无功控制，最终缓解或消除这些影响。为实现上述目的，本技术提供一种基于光伏系统的用户侧分布式电源即插即用逆变器，其改进之处在于，所述功率主电路完成所述光伏阵列的直流到交流转换，并通过可控功率接口 A接入外部电网；所述通信接口向远程电网调度中心实时通信和本地通信功能；所述检测接口接收来自PT、CT感知到的外部电网的同步频率和电压幅值；可控功率接口 A实现光伏系统能量的传递；可控功率接口 B实现储能电池组能量的传递；机械接口分别接收可控功率接口 A和可控功率接口 B传递的能量。本技术提供的优选技术方案中，所述功率主电路为直流-交流变换器。本技术提供的第二优选技术方案中，所述分布式电源控制器为集成电路板，包括:数字信号处理器芯片和数据存储芯片。本技术提供的第三优选技术方案中，所述检测接口，包括:感知电网信号PC、CT、模拟信号调理电路以及接收其信号的模数转换电路。本技术提供的第四优选技术方案中，所述通信接口包括远程通信的电力载波模块或以太网接口模块，和本地通信的485电路模块。本技术提供的第五优选技术方案中，所述可控功率接口为大功率电力电子器件(GTO)及其驱动电路。本技术提供的第六优选技术方案中，所述机械接口包括:大电流大电压插座和与其配合的插头；其中，大电流大电压是指:系统交流电压380V、电流800A以上。与现有技术比，本技术提供的一种基于光伏系统的用户侧分布式电源即插即用逆变器，通过机械接口、功率接口、通信接口实现小功率的分布式电源即插即用、并网和离网运行；通过分布式电源逆变器本身缓解甚至消除分布式电源并网时带来的不良影响，即分布式电源逆变器的即插即用技术；主要通过硬件实时跟踪，检测，依据软件算法的控制策略调节，缓慢调节克服不利影响；而且，本系统通过专用机械接口、功率接口和通信接口等模块配合实现光伏逆变器的即插即用并网和离网控制；同时将具有即插即用控制功能的硬件和软件分别集成于主电路和逆变器的控制系统中，并通过外加调峰用的储能逆变器或超级电容等辅助实现调节；本系统通过跟踪在分布式电源并网和离网瞬间产生的瞬间冲击电压、电流，以软件的快速采样和算法处理并网和离网时电压峰值变化，控制逆变器实现电流源方式运行，实现分布式电源的有功/无功控制，最终缓解或消除这些影响。附图说明图1为基于光伏系统的用户侧分布式电源即插即用逆变器的实验系统示意图。图2为电气接口功能图。具体实施方式如图1所示，该框图主要包括4个部分(I)光伏阵列:用来提供分布式电源能量来源，在小型家居用光伏系统中，可考虑屋顶式太阳能阵列。(2)储能电池组及其逆变器(可选):用以辅助削减分布式电源并网时对外部电网和负载产生的负面影响，保证负载和系统可靠工作。(3)带即插即用功能的光伏逆变器:图中粉色虚线框中的部分，就是这种考虑到用户侧分布式电源即插即用的特点，设计的一种新型逆变器系统，我们将即插即用部分的功能与逆变器的设计融为一体，除具有光伏逆变器功能外，还具有即插即用并网的自我调节功能；检测接口:通过PT、CT用于感知外部电网的同步频率和电压幅值；通信接口:远程功能用于向外部电网调度中心传递状态信息，近端通信用于根据需求调节储能电池组；可控功率接口:用来根据指令控制分布式电源的并网、离网；机械接口:与可控功率接口配合完成分布式电源的并网和离网，该接口需要特殊设计，可考虑类似于三相插头和插座的设计。(4)电网调度中心、外部电网、交流母线、负载:该部分是验证即插即用分布式电源并网功能的必要系统组成部分。下面对基于光伏系统的用户侧分布式电源即插即用逆变器工作组成系统作进一步阐述。本系统包括基于光伏系统的用户侧分布式电源即插即用逆变器，其内部含有:分布式电源即插即用控制器、功率主电路、通信接口、检测接口、功率接口、机械接口以及感知外部电网信息的PT、CT部件等。该逆变器与光伏阵列、储能单元配合，并通过逆变器的通信接口实现与远程电力调度中心的即时通信功能，达到本地电源管理系统的即插即用和能量管控功能，其中储能单元起本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于光伏系统的用户侧分布式电源即插即用逆变器，其特征在于，所述光伏逆变器包括：分布式电源控制器、功率主电路、检测接口、通信接口、可控功率接口A、B、和机械接口；所述功率主电路完成所述光伏阵列的直流到交流转换，并通过可控功率接口A接入外部电网；所述通信接口向远程电网调度中心实时通信和本地通信功能；所述检测接口接收来自PT、CT感知到的外部电网的同步频率和电压幅值；可控功率接口A实现光伏系统能量的传递；可控功率接口B实现储能电池组能量的传递；机械接口分别接收可控功率接口A和可控功率接口B传递的能量。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭明珠，田世明，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，
类型：实用新型
国别省市：