一種分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)接口裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)接口裝置，包括檢測(cè)單元、處理單元和驅(qū)動(dòng)單元，所述檢測(cè)單元包括第一電流電壓檢測(cè)裝置、第二電流電壓檢測(cè)裝置、第三電流電壓檢測(cè)裝置以及過(guò)零檢測(cè)裝置；所述處理單元包括主程序模塊、MPPT控制模塊、電流合成模塊以及混成控制模塊，所述處理單元與所述第一電流電壓檢測(cè)裝置、第二電流電壓檢測(cè)裝置、第三電流電壓檢測(cè)裝置、過(guò)零檢測(cè)裝置以及驅(qū)動(dòng)單元相連接；所述驅(qū)動(dòng)單元與所述處理單元相連接，能夠?qū)⑺鎏幚韱卧碾娦盘?hào)反饋至變換器進(jìn)行電流電壓的轉(zhuǎn)換。本發(fā)明能夠安全高效的實(shí)現(xiàn)分布式光伏發(fā)電的并網(wǎng)。
【專利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光伏發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及分布式電源并網(wǎng)中的一種接口裝置。 -種分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)接口裝置
【背景技術(shù)】
[0002] 分布式光伏發(fā)電是指區(qū)別于以往集中式、大規(guī)模光伏發(fā)電的建設(shè)方法，一般建在 用戶側(cè)，所發(fā)出的電力以自用為主，多余的電量輸送給公共電網(wǎng)。其特點(diǎn)具有發(fā)電容量相對(duì) 小，主要接入城市配電網(wǎng)，接入的電壓等級(jí)不超過(guò)10kV，發(fā)電場(chǎng)所靠近負(fù)荷區(qū)域，電能利用 率高等特點(diǎn)。目前主要應(yīng)用在工業(yè)廠房、公共建筑和居民建筑的屋頂上。分布式光伏發(fā)電 降低了光伏發(fā)電接入的門濫，且避開了集中建設(shè)帶來(lái)的并網(wǎng)困難，損耗大，對(duì)電網(wǎng)沖擊大這 樣的不利因素，更加充分的利用了太陽(yáng)能資源，促進(jìn)了綠色能源的發(fā)展。
[0003] 但分布式光伏發(fā)電目前也有自身發(fā)展的困難，特別是并入城市配電網(wǎng)后，改變了 配電網(wǎng)原有的受電結(jié)構(gòu)，變?yōu)槎嚯娫唇Y(jié)構(gòu)。改變了以往配電網(wǎng)幾十年來(lái)單一受電結(jié)構(gòu)的模 式，因此如何解決分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)給電力系統(tǒng)帶來(lái)的電壓波動(dòng)、諧波注入、繼電保護(hù)設(shè) 備的影響；如何根據(jù)分布式光伏電源的容量，選擇接入的電壓等級(jí)和并網(wǎng)的方式；如何建 設(shè)引入了分布式光伏電源的智能配電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)，共同作用減少分布式光伏接入對(duì)城市配 電網(wǎng)帶來(lái)的不利影響，保障城市配電網(wǎng)的安全運(yùn)行，成為了亟待解決的重要問(wèn)題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本部分的目的在于概述本發(fā)明的實(shí)施例的一些方面以及簡(jiǎn)要介紹一些較佳實(shí)施 例。在本部分以及本申請(qǐng)的說(shuō)明書摘要和發(fā)明名稱中可能會(huì)做些簡(jiǎn)化或省略以避免使本部 分、說(shuō)明書摘要和發(fā)明名稱的目的模糊，而這種簡(jiǎn)化或省略不能用于限制本發(fā)明的范圍。
[0005] 鑒于上述和/或現(xiàn)有分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)接口裝置中存在的問(wèn)題，提出了本發(fā) 明。
[0006] 因此，本發(fā)明其中目的是提供一種分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)接口裝置，該裝置能夠安 全高效的實(shí)現(xiàn)分布式光伏發(fā)電的并網(wǎng)。
[0007] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：一種 分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)接口裝置，其包括檢測(cè)單元、處理單元和驅(qū)動(dòng)單元，所述檢測(cè)單元包括 第一電流電壓檢測(cè)裝置、第二電流電壓檢測(cè)裝置、第三電流電壓檢測(cè)裝置以及過(guò)零檢測(cè)裝 置；所述處理單元與所述第一電流電壓檢測(cè)裝置、第二電流電壓檢測(cè)裝置、第三電流電壓檢 測(cè)裝置、過(guò)零檢測(cè)裝置以及驅(qū)動(dòng)單元相連接；所述驅(qū)動(dòng)單元與所述處理單元相連接，能夠?qū)?所述處理單元的電信號(hào)反饋至DC-DC變換器；所述處理單元根據(jù)輸入信號(hào)，分析是否形成 功率事件，然后根據(jù)不同的功率事件選擇相應(yīng)的控制規(guī)律生成PWM信號(hào)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)單元控制 DC/DC變換器中的功率開關(guān)管；設(shè)定D為所述功率開關(guān)管的占空比，將步長(zhǎng)AD按大小分成 兩個(gè)等級(jí)：第一步長(zhǎng)和第二步長(zhǎng)AD 2，第一步長(zhǎng)大于第二步長(zhǎng)，對(duì)于因外部條件突然變 化引起光伏陣列工作點(diǎn)遠(yuǎn)離最大功率點(diǎn)的情形適合用第一步長(zhǎng)ADi作為擾動(dòng)去調(diào)節(jié)功率 開關(guān)管的占空比D ;采用第二步長(zhǎng)Λ D2作為擾動(dòng)去調(diào)節(jié)功率開關(guān)管的占空比D適用于光伏 陣列的工作點(diǎn)剛好落在最大功率點(diǎn)附近時(shí)；由于運(yùn)行在pm兩側(cè)時(shí)的工作點(diǎn)的ΛΡ/Λυ的符 號(hào)剛好相反，定義：函數(shù) S!= (APo^/AUd^XAPk/AUk);函數(shù) S2= (Pk-Pk-XUk-UH)， Si和S2的符號(hào)能夠確定光伏陣列運(yùn)行工作點(diǎn)的基本位置，并利用下列邏輯條件來(lái)定義MPPT 控制的功率事件：
[0008]
【權(quán)利要求】
1. 一種分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)接口裝置，其特征在于：包括檢測(cè)單元（1〇〇)、處理單元 (200)和驅(qū)動(dòng)單元（300)， 所述檢測(cè)單元（100)包括第一電流電壓檢測(cè)裝置（101)、第二電流電壓檢測(cè)裝置 (102)、第三電流電壓檢測(cè)裝置（103)以及過(guò)零檢測(cè)裝置（104); 所述處理單元（200)與所述第一電流電壓檢測(cè)裝置（101)、第二電流電壓檢測(cè)裝置 (102)、第三電流電壓檢測(cè)裝置（103)、過(guò)零檢測(cè)裝置（104)以及驅(qū)動(dòng)單元（300)相連接； 所述驅(qū)動(dòng)單元（300)與所述處理單元（200)相連接，能夠?qū)⑺鎏幚韱卧?00)的電 信號(hào)反饋至DC-DC變換器（500); 所述處理單元（200)根據(jù)輸入信號(hào)，分析是否形成功率事件，然后根據(jù)不同的功率事 件選擇相應(yīng)的控制規(guī)律生成PWM信號(hào)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)單元（300)控制DC/DC變換器（500)中的功 率開關(guān)管；設(shè)定D為所述功率開關(guān)管的占空比，將步長(zhǎng)AD按大小分成兩個(gè)等級(jí)：第一步長(zhǎng) ADi和第二步長(zhǎng)AD2，第一步長(zhǎng)大于第二步長(zhǎng)，對(duì)于因外部條件突然變化引起光伏陣列工 作點(diǎn)遠(yuǎn)離最大功率點(diǎn)的情形適合用第一步長(zhǎng)ADi作為擾動(dòng)去調(diào)節(jié)功率開關(guān)管的占空比D ; 采用第二步長(zhǎng)AD2作為擾動(dòng)去調(diào)節(jié)功率開關(guān)管的占空比D適用于光伏陣列的工作點(diǎn)剛好 落在最大功率點(diǎn)附近時(shí)；由于運(yùn)行在P m兩側(cè)時(shí)的工作點(diǎn)的Λ Ρ/Λ U的符號(hào)剛好相反，定義： 函數(shù) Si = ( Λ Ρμ)/ Λ υ(Η)) * ( Λ Pk/ Λ Uk);函數(shù) S2 = (Pk-PH) * (Uk-UH)，Si 和 S2 的符號(hào)能夠 確定光伏陣列運(yùn)行工作點(diǎn)的基本位置，并利用下列邏輯條件來(lái)定義MPPT控制的功率事件：
其中，Pm為最大輸出功率；△ Pk為第k個(gè)運(yùn)行在Pm兩側(cè)時(shí)的功率工作點(diǎn)的變化量，k取 自然數(shù)；AUk為第k個(gè)運(yùn)行在？_"兩側(cè)時(shí)的電壓工作點(diǎn)的變化量 ,EmppH2 , EmPPT3, EmppT4 為最 大功率點(diǎn)跟蹤事件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)接口裝置，其特征在于： 所述第一電流電壓檢測(cè)裝置（101)與光伏列陣（400)相連接，自光伏列陣（400)發(fā)出 的電經(jīng)第一電流電壓檢測(cè)裝置（101)檢測(cè)到信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)樗鎏幚韱卧?00)能夠感知和處 理的直流電壓量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)接口裝置，其特征在于： 所述第二電流電壓檢測(cè)裝置（102)為直流電流電壓檢測(cè)裝置，自光伏列陣（400)發(fā)出 的電經(jīng)DC/DC變換器（500)轉(zhuǎn)換后，由第二電流電壓檢測(cè)裝置（102)檢測(cè)到信號(hào)并轉(zhuǎn)變?yōu)?處理單元（200)能夠感知和處理的直流電壓量。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)接口裝置，其特征在于： 所述第三電流電壓檢測(cè)裝置（103)為交流電流電壓檢測(cè)裝置，由第三電流電壓檢測(cè)裝 置（103)檢測(cè)到信號(hào)并轉(zhuǎn)變?yōu)樗鎏幚韱卧?00)能夠感知和處理的直流電壓量。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)接口裝置，其特征在于： 如果事件發(fā)生，則說(shuō)明當(dāng)前光伏陣列工作點(diǎn)落在最大功率點(diǎn)左側(cè)且遠(yuǎn)離最大功 率點(diǎn)，應(yīng)該大步長(zhǎng)的減小D來(lái)提高光伏陣列的輸出電壓，所述處理單元（200)使得Dk+1 = Dk~ Δ D1 ； 如果事件Ε"ρΡΤ2發(fā)生，則說(shuō)明當(dāng)前光伏陣列工作點(diǎn)落在最大功率點(diǎn)右側(cè)且遠(yuǎn)離最大功 率點(diǎn)，應(yīng)該大步長(zhǎng)的增大D來(lái)降低光伏陣列的輸出電壓，所述處理單元（200)使得Dk+1 = 〇k+ Δ 〇ι ； 如果事件εΜΡΡΤ3發(fā)生，則說(shuō)明當(dāng)前光伏陣列工作點(diǎn)落在最大功率點(diǎn)左側(cè)且就在最大功率 點(diǎn)附近，應(yīng)該小步長(zhǎng)的減小D來(lái)提高光伏陣列的輸出電壓，所述處理單元（200)使得Dk+1 = Dk_ Δ D2 ; 如果事件EMPPT4發(fā)生，則說(shuō)明當(dāng)前光伏陣列工作點(diǎn)落在最大功率點(diǎn)右側(cè)且就在最大功率 點(diǎn)附近，應(yīng)該小步長(zhǎng)的增大D來(lái)降低光伏陣列的輸出電壓，所述處理單元（200)使得Dk+1 = Dk+AD2， Dk表不當(dāng)如占空比，Dk+1表不調(diào)節(jié)后占空比。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)接口裝置，其特征在于： 處理單元輸出的PWM信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)單元去控制DC/DC變換器（500)的功率開關(guān)的通斷， 處理單元輸出的PWM信號(hào)先通過(guò)三極管放大，然后采用光纖傳輸至光接收端，再將其轉(zhuǎn)換 為電信號(hào)，最后輸入所述驅(qū)動(dòng)單元（300)中，所述驅(qū)動(dòng)單元（300)對(duì)所述PWM信號(hào)進(jìn)行處 理，并驅(qū)動(dòng)所述DC/DC變換器中的功率開關(guān)管。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)接口裝置，其特征在于：其還包括保護(hù) 單元（900),保護(hù)單元（900)與處理單元（200)相連接，其包括過(guò)壓/欠壓保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、 短路保護(hù)和過(guò)熱保護(hù)，其中，過(guò)壓/欠壓保護(hù)，根據(jù)處理單元（200)實(shí)時(shí)檢測(cè)得到的輸入直 流、交流電壓，若超出規(guī)定的范圍，將停止輸出PWM信號(hào)，使并網(wǎng)接口裝置停止工作，而過(guò)流 保護(hù)，并網(wǎng)接口裝置輸出交流電流信號(hào)經(jīng)電流互感器轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路送 入處理單元（200)通道，處理單元（200)處理并計(jì)算出有效值，若有效值不在規(guī)定的范圍 內(nèi)，將停止輸出PWM信號(hào)，使并網(wǎng)接口裝置停止工作，同時(shí)短路保護(hù)，若系統(tǒng)出現(xiàn)短路故障， 處理單元（200)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)停止輸出PWM信號(hào)，使并網(wǎng)接口停止工作。
【文檔編號(hào)】H02S40/30GK104113076SQ201410299631
【公開日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月27日
【發(fā)明者】宋卓然, 沈方, 宋穎巍, 劉巖, 張明理, 梁毅, 趙琳, 蔣理, 商文穎, 候玉琤, 程孟增 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院