本发明专利技术公开了一种离网式斯特林供电系统结构及控制方法，所述系统结构包括斯特林发动机；连接斯特林发动机的三相异步电机；连接三相异步电机的双向PWM逆变器；连接双向PWM逆变器的双向DC/DC变换器；连接双向PWM逆变器和双向DC/DC变换器的用户侧逆变器；连接双向DC/DC变换器的蓄电池；直流电压变送器；用于根据直流电压变送器采集到的直流母线电压控制双向PWM逆变器和用户侧逆变器工作状态的控制器；本发明专利技术能够实现斯特林发动机的自启动，同时为三相异步电机的运行提供无功通道，能够实现异步电机、用户和蓄电池三者电能的平衡，从而实现斯特林发动机的离网运行，使得高效率的斯特林发动机和异步电机的应用更为广泛。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及。
技术介绍
目前，节能减排已经成为了社会关注的焦点，其中太阳能和风能由于具有资源充足、清洁、分布广泛的特点，使得其应用越来越广泛，现有的离网式风力供电系统，通常的系统结构包括风力发电机、整流器、逆变器、蓄电池、卸荷器，风力发电机通过整流器连接逆变器和蓄电池，逆变器连接用户，同时蓄电池通过所述逆变器连接用户，其中的风力发电机通常采用永磁同步发电机或无刷励磁同步发电机，即使采用异步发电机也会通过电容器来补偿异步发电机励磁需要的无功，由于以上这些发电机都只工作在发电状态，所以与之相连接的为将发电机所输出的交变电流整流成直流的整流器，而对于负载和风况的变化，则通过变桨和调节蓄电池充放电电流以达到该系统的稳定，现有的离网式太阳能供电系统，通常的系统结构包括太阳能电池组件、蓄电池和逆变器，太阳能电池组件通过蓄电池连接逆变器，逆变器连接用户，以上两种离网式供电系统均针对各自的领域，用于斯特林发电系统，解决不了斯特林发动机的自启动问题，同时还存在资源利用不充分、直流母线电压不稳定，发电效率不高的缺点。
技术实现思路
本专利技术针对以上问题的提出，而研制一种能够实现斯特林发动机自启动，并能够为异步电机提供无功通道，实现异步电机、用户和蓄电池三者电能平衡，从而实现斯特林发动机的离网运行、资源利用充分、供电稳定的离网式斯特林供电系统结构及控制方法。本专利技术的技术手段如下:一种离网式斯特林供电系统结构，包括:用于将太阳能或燃气热能转换为机械能的斯特林发动机；连接斯特林发动机，当工作在发电状态时用于将斯特林发动机传输过来的机械能转换为电能，以及当工作在电动状态时用于带动斯特林发动机起动的三相异步电机；连接三相异步电机,用于对三相异步电机输出的交流电能进行整流，以及对双向DC/DC变换器输出的直流进行逆变的双向PWM逆变器；通过直流母线连接双向PWM逆变器，用于对双向PWM逆变器整流后输出的直流电能进行电压变换后储存至蓄电池，以及对蓄电池储存的直流电能进行电压变换后传输给双向PWM逆变器或用户侧逆变器的双向DC/DC变换器；通过直流母线连接双向PWM逆变器和双向DC/DC变换器，用于对双向PWM逆变器整流后或双向DC/DC变换器输出的直流电能进行逆变后供电给用户的用户侧逆变器；连接双向DC/DC变换器，用于储存双向DC/DC变换器传输过来的直流电能以及提供储存的直流电能给双向DC/DC变换器的蓄电池；用于采集直流母线电压并传输给控制器的直流电压变送器；分别连接直流电压变送器、双向PWM逆变器和用户侧逆变器，用于根据直流电压变送器采集到的直流母线电压控制双向PWM逆变器和用户侧逆变器工作状态的控制器；另外，还包括分别连接控制器和双向DC/DC变换器，用于根据控制器的控制信号调节双向DC/DC变换器的工作状态和输出电压的双向DC/DC控制单元；另外，还包括连接蓄电池，用于实时检测蓄电池电压、充放电电流和蓄电池温度的蓄电池在线监测单元；进一步地，所述控制器分别连接蓄电池在线监测单元、直流电压变送器和双向DC/DC控制单元，用于根据直流电压变送器传输过来的直流母线电压以及蓄电池在线监测单元实时传输过来的蓄电池电压、充放电电流和蓄电池温度通过发送控制信号给双向DC/DC控制单元，实现对双向DC/DC变换器的工作状态和输出电压的调节；另外，还包括由开关管、卸荷电阻和卸荷控制单元构成的卸荷电路；所述开关管与卸荷电阻相互串联；所述卸荷控制单元分别连接控制器和开关管，用于根据控制器传输过来的控制信号控制开关管的开通和关断；相互串联的开关管和卸荷电阻并联接在直流母线的正负极之间。一种离网式斯特林供电系统结构的控制方法，包括如下步骤:S1:直流电压变送器实时采集直流母线电压，执行S2 ；S2:控制器根据直流电压变送器传输过来的直流母线电压通过双向DC/DC控制单元控制双向DC/DC变换器对蓄电池储存的电能进行电压变换后输出至直流母线，同时蓄电池在线监测单元实时检测蓄电池电压、充放电电流和蓄电池温度，执行S3 ；S3:控制器控制双向PWM逆变器将直流母线传输过来的电压进行逆变后输出给三相异步电机用于电能转换以及为三相异步电机持续提供无功功率，同时控制用户侧逆变器将直流母线传输过来的电压进行逆变后持续供电给用户，执行S4 ；S4:三相异步电机工作在电动状态，将双向PWM逆变器传输过来的交流电能转换为机械能后带动斯特林发动机启动，执行S5 ；S5:斯特林发动机启动完成后，三相异步电机工作在发电状态，将斯特林发动机传输过来的机械能转换为电能，执行S6 ；S6:双向PWM逆变器对三相异步电机传输过来的交流电进行整流后输出至直流母线，同时控制器根据直流电压变送器传输过来的直流母线电压以及蓄电池在线监测单元传输过来的蓄电池电压，通过双向DC/DC控制单元调节双向DC/DC变换器的工作状态和输出电压完成双向DC/DC变换器对直流母线电压进行电压变换后储存至蓄电池对其进行充电，其中直流母线电能等于蓄电池充电电能与供电给用户的电能之和，执行S7 ；S7:控制器根据直流电压变送器传输过来的直流母线电压以及蓄电池在线监测单元所传输过来的蓄电池电压，当当前蓄电池电压达到蓄电池额定电压，通过双向DC/DC控制单元调节双向DC/DC变换器的工作状态停止对蓄电池充电，同时控制器通过控制卸荷控制单元调节开关管的开关频率完成卸荷电流的调节和卸荷电阻对直流母线多余电能的卸放；另外，还包括步骤S8:控制器根据蓄电池在线监测单元传输过来的蓄电池电压、充放电电流和蓄电池温度，当蓄电池电压低于某一阈值电压时，通过双向DC/DC控制单元调节双向DC/DC变换器的工作状态停止蓄电池放电。由于采用了上述技术方案，本专利技术提供的，通过斯特林发动机将太阳能或燃气热能转换为机械能，采用既能工作在电动状态将电能转换为机械能带动斯特林发动机启动又能工作在发电状态将斯特林发动机传输过来的机械能转换为电能的三相异步电机；既能工作在逆变状态将直流母线电压进行DC-AC变换后输出交流电给工作在电动状态的三相异步电机转换为机械能，以及持续为三相异步电机提供无功功率，同时又能工作在整流状态对工作在发电状态的三相异步电机所输出交流电能进行AC-DC变换后传输至直流母线的双向PWM逆变器；既能将直流母线电压进行电压变换后给蓄电池充电，又能将蓄电池存储的电能进行电压变换后传输至直流母线的双向DC/DC变换器，本专利技术发电效率高，能够实现斯特林发动机的自启动，同时为三相异步电机的运行提供无功通道，通过控制器控制卸荷电路和双向DC/DC变换器的工作状态和输出电压，进而控制蓄电池的充放电电压和电流，保证了直流母线电压的稳定，保证了对用户的供电质量，系统运行时，能够通过调节蓄电池的充放电电流来实现异步电机、用户和蓄电池三者电能的平衡，实现了发电、用电和充放电的平衡，从而实现斯特林发动机的离网运行，该系统供电稳定，使得高效率的斯特林发电机组和异步电机的应用更为广泛。附图说明图1是本专利技术的结构框图。具体实施例方式如图1所示的一种离网式斯特林供电系统结构，包括:用于将太阳能或燃气热能转换为机械能的斯特林发动机；连接斯特林发动机，当工作在发电状态时用于将斯特林发动机传输过来的机械能转换为电能，以及当工作在电动状态时用于带动斯特林发本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种离网式斯特林供电系统结构，其特征在于包括：用于将太阳能或燃气热能转换为机械能的斯特林发动机；连接斯特林发动机，当工作在发电状态时用于将斯特林发动机传输过来的机械能转换为电能，以及当工作在电动状态时用于带动斯特林发动机起动的三相异步电机；连接三相异步电机，用于对三相异步电机输出的交流电能进行整流，以及对双向DC/DC变换器输出的直流进行逆变的双向PWM逆变器；通过直流母线连接双向PWM逆变器，用于对双向PWM逆变器整流后输出的直流电能进行电压变换后储存至蓄电池，以及对蓄电池储存的直流电能进行电压变换后传输给双向PWM逆变器或用户侧逆变器的双向DC/DC变换器；通过直流母线连接双向PWM逆变器和双向DC/DC变换器，用于对双向PWM逆变器整流后或双向DC/DC变换器输出的直流电能进行逆变后供电给用户的用户侧逆变器；连接双向DC/DC变换器，用于储存双向DC/DC变换器传输过来的直流电能以及提供储存的直流电能给双向DC/DC变换器的蓄电池；用于采集直流母线电压并传输给控制器的直流电压变送器；分别连接直流电压变送器、双向PWM逆变器和用户侧逆变器，用于根据直流电压变送器采集到的直流母线电压控制双向PWM逆变器和用户侧逆变器工作状态的控制器。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：谢友展，王振声，张彦明，
申请(专利权)人：大连宏海新能源发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
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