一種微網模擬平臺一體化裝置制造方法
【專利摘要】一種微網模擬平臺一體化裝置，包括分布式電源裝置、用電負荷裝置和微網控制系統，所述分布式電源裝置、用電負荷裝置均與微網控制系統電連接。本實用新型結構簡單，能將光伏、風力發電與儲能元件和負荷之間的容量進行匹配，能有效地選擇模擬設備并搭建出風光互補微網模型，實現任意功率的太陽能和風能的聯合發電；能進行并網模式和孤島模式，方便對實際微網的研究，對今后微網的建立提供了有利的參考。
【專利說明】一種微網模擬平臺一體化裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及微網模擬平臺搭建問題，具體而言，涉及分布式電源與負荷的容量匹配標準。
【背景技術】
[0002]隨著電網規模的不斷擴大，大電網的弊端逐漸凸顯出來，同時，常規能源的逐漸衰竭和環境污染的日益加重，使得由小容量分布式電源形成的微網研究越發令人關注。微網已成為現代電網發展重要趨勢，建立微網運行模擬平臺，研究微網運行狀態，是微網推廣與應用的重要前提。
[0003]微網是分布式發電的重要形式之一，能有效地將能源和發電結合起來。隨著社會經濟快速發展和自然資源日益稀缺，新型能源的開發與利用顯得越來越重要。另一方面，微網既可以通過配電網與大型電網并聯運行，形成一個大型電網與小型電網的聯合運行系統，又可以脫離大電網孤島運行，滿足當地用戶的電力需求。微網這種靈活的運行模式，提高了電網供電的安全性和可靠性以及能源的利用效率。我國地域遼闊，又是海洋大國，太陽能、風能等可再生清潔能源儲能十分豐富。因此，發展新能源供電系統(如海島供電系統)，建立分布式微網發電已經成為智能電網的一個重要舉措。為了更好開發利用新型能源，建立健全的微網供電系統，本實用新型通過建立微網運行模擬平臺，旨在利用太陽能、風能等多種能源形式發電，采用智能優化配置與管理，應用先進的微網技術提供智能化、多樣化的用電服務，倡導節能、環保、低碳的生產生活模式。
[0004]然而，微網還存在一些待解決的問題，建立一個實際微網去研究這些問題所花費的成本過高，時間周期較長，而普通的仿真模擬又達不到實際效果；因此，為了能夠在有限的資源內更好的研究解決微網中已出現和還未出現的問題，更好的認識和改進微網相關技術，需要一個能夠模擬實際微網的模擬裝置。
【發明內容】
[0005]本實用新型所要解決的技術問題是，克服現有技術所存在的上述缺陷，提供一種能在分布式電源和負荷之間進行容量匹配的微網模擬平臺一體化裝置。
[0006]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是，一種微網模擬平臺一體化裝置，包括分布式電源裝置、用電負荷裝置和微網控制系統，所述分布式電源裝置、用電負荷裝置均與微網控制系統電連接。
[0007]進一步，所述分布式電源包括光伏發電模擬設備和/或風力發電模擬設備和/或儲能系統。
[0008]進一步，所述用電負荷裝置包括柔性負荷設備和/或動力負荷設備和/或室內用電設備。
[0009]進一步，所述光伏發電設備和/或風力發電設備的發電總容量大于用電負荷裝置的負荷總容量。[0010]進一步，所述儲能系統的總容量大于2/3用電負荷裝置的負荷總容量。
[0011]進一步，所述分布式電源為風力發電模擬設備，所述風力發電模擬設備分別與單相異步電動機和蓄電池電連接，所述單相異步電動機依次電連接有轉矩控制器和風力發電模擬設備控制器，所述蓄電池依次電連接有逆變器和交流負荷設備；
[0012]所述風力發電模擬設備控制器優選PC機，控制風力發電模擬的參數設置和輸出力矩計算；
[0013]所述轉矩控制器優選變頻器，采用直接轉矩控制技術控制單相異步電機的轉矩，通過modbus通信協議通信，接收轉矩控制信號，并返回狀態信息；采用交直交結構，通過對風力發電模擬設備轉矩和磁通的估算，調整逆變器的開關狀態，進而調整風力發電模擬設備的轉矩和磁通，以實現轉矩精確控制，控制單相異步電機轉動輸出相應的模擬機械轉矩；
[0014]所述風力發電模擬設備優選單相直流永磁同步風力發電機。
[0015]進一步，所述分布式電源為光伏發電模擬設備，所述光伏發電模擬設備與太陽能控制器電連接，所述太陽能控制器分別與逆變器、蓄電池和直流負荷設備電連接，所述逆變器與交流負荷設備電連接。
[0016]進一步,所述光伏發電模擬設備優選200W光伏發電板。
[0017]與現有技術相比，本實用新型結構簡單，能將光伏、風力發電與儲能元件和負荷之間的容量進行匹配，能有效地選擇模擬設備并搭建出風光互補微網模型，實現任意功率的太陽能和風能的聯合發電；能進行并網模式和孤島模式，方便對實際微網的研究，對今后微網的建立提供了有利的參考。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型一實施例的結構示意圖；
[0019]圖2為圖1中風力發電模擬實驗平臺；
[0020]圖3是圖1中光伏發電模擬實驗平臺。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0022]參照附圖1，本實施例包括分布式電源裝置2、用電負荷裝置3和微網控制系統1，分布式電源裝置2、用電負荷裝置3均與微網控制系統I電連接。
[0023]分布式電源裝置2包括光伏發電模擬設備2-1、風力發電模擬設備2-2和儲能系統2-3。
[0024]用電負荷裝置3包括柔性負荷設備3-1、動力負荷設備3-2和室內用電設備3_3。
[0025]光伏發電模擬設備2-1和/或風力發電模擬設備2-2的發電總容量大于用電負荷裝置3的負荷總容量。
[0026]儲能系統2-3的總容量大于2/3用電負荷裝置3的負荷總容量。
[0027]運行時，若光伏發電模擬設備2-1與風力發電模擬設備2-2發電量大于微網內用電負荷裝置3的發電量，則將多余功率存儲到儲能系統2-3中；若光伏發電模擬設備2-1與風力發電模擬設備2-2出力減小或者不出力時，則釋放儲能系統2-3的部分電能；[0028]當孤島運行時，通過對儲能系統2-3進行充放電控制，可實現分布式電源裝置2與微網內用電負荷裝置3的實時平衡，從而保證微網穩定的孤島運行；
[0029]在配電網發生故障時，無縫切換至孤島運行模式，在該模式下各分布式電源裝置2不必退出運行而繼續發電，保持對微網內用電負荷裝置3的穩定供電。
[0030]實施例2
[0031]參照附圖2，本實施例與實施例1的區別僅在于:分布式電源裝置2為風力發電模擬設備2-2，風力發電模擬設備2-2分別與單相異步電動機6和蓄電池8電連接，單相異步電動機6依次電連接有轉矩控制器5和風力發電模擬設備控制器4，蓄電池8依次電連接有逆變器9和交流負荷設備10 ；
[0032]風力發電模擬設備控制器4為PC機，控制風力發電模擬的參數設置、輸出力矩計算；
[0033]轉矩控制器5為變頻器，采用直接轉矩控制技術控制單相異步電機6的轉矩，通過modbus通信協議通信，接收轉矩控制信號，并返回狀態信息；采用交直交結構，通過對風力發電模擬設備2-2轉矩和磁通的估算，調整逆變器9的開關狀態，進而調整風力發電模擬設備2-2的轉矩和磁通，以實現轉矩精確控制，控制單相異步電動機6轉動輸出相應的模擬機械轉矩；
[0034]風力發電模擬設備2-2為單相直流永磁同步風力發電機。
[0035]工作時，風力發電模擬設備控制器4將風力發電模擬設備2-2的參數設置、輸出力矩計算和運行控制參數傳遞給轉矩控制器5，轉矩控制器5采用直接轉矩控制技術控制單相異步電動機6的轉矩，同時通過對風力發電模擬設備2-2的轉矩和磁通的估算，調整逆變器9的開關狀態，進而調整風力發電模擬設備2-2的轉矩和磁通，以實現轉矩精確控制；轉矩控制器5控制單相異步電動機6轉動輸出相應的模擬機械轉矩，模擬機械力矩經過傳動系統驅動風力發電模擬設備2-2發電，發電機發出的直流電向蓄電池8充電，再由蓄電池8經過逆變器9向交流負載供電；則風力發電模擬實驗平臺的數據釆集包括單相異步動機6的轉速、電流、電壓和功率，風力發電模擬設備2-2的電流、電壓和功率，逆變器9的直流輸入電流、電壓和交流輸出的電流、電壓、功率等參數。
[0036]實施例3
[0037]參照附圖3，本實施例與實施例1的區別僅在于，分布式電源2為光伏發電模擬設備2-1，光伏發電模擬設備2-1與太陽能控制器12電連接，太陽能控制器12分別與逆變器13、蓄電池15和直流負荷設備16電連接，逆變器13與交流負荷設備14電連接。
[0038]光伏發電模擬設備2-1為200W光伏發電板11。
[0039]工作時，200W光伏發電板11發出來的電經過太陽能控制器12后可以直接接直流負載設備16，也可以經過逆變器13后向交流負載設備14供電，為了保證供電可靠性、不間斷性，采用蓄電池15儲能；太陽能控制器12采用智能優化蓄電池15荷電狀態控制。
【權利要求】
1.一種微網模擬平臺一體化裝置，其特征在于，包括分布式電源裝置、用電負荷裝置和微網控制系統，所述分布式電源裝置、用電負荷裝置均與微網控制系統電連接。
2.根據權利要求1所述的微網模擬平臺一體化裝置，其特征在于，所述分布式電源包括光伏發電模擬設備和/或風力發電模擬設備和/或儲能系統。
3.根據權利要求1或2所述的微網模擬平臺一體化裝置，其特征在于，所述用電負荷裝置包括柔性負荷設備和/或動力負荷設備和/或室內用電設備。
4.根據權利要求1或2所述的微網模擬平臺一體化裝置，其特征在于，所述光伏發電設備和/或風力發電設備的發電總容量大于用電負荷裝置的負荷總容量；所述儲能系統的總容量大于2/3用電負荷裝置的負荷總容量。
5.根據權利要求1所述的微網模擬平臺一體化裝置，其特征在于，所述分布式電源為風力發電模擬設備，所述風力發電模擬設備分別與單相異步電動機和蓄電池電連接，所述單相異步電動機依次電連接有轉矩控制器和風力發電模擬設備控制器，所述蓄電池依次電連接有逆變器和交流負荷設備；
6.根據權利要求5所述的微網模擬平臺一體化裝置，其特征在于，所述風力發電模擬設備控制器為PC機，控制風力發電模擬的參數設置、輸出力矩計算；
7.根據權利要求5或6所述的微網模擬平臺一體化裝置，其特征在于，所述轉矩控制器為變頻器，采用直接轉矩控制技術控制單相異步電機的轉矩，通過modbus通信協議通信，接收轉矩控制信號，并返回狀態信息；采用交直交結構，通過對風力發電模擬設備轉矩和磁通的估算，調整逆變器的開關狀態，進而調整風力發電模擬設備的轉矩和磁通，以實現精確控制單相異步電機轉動輸出的模擬機械轉矩；
8.根據權利要求5或6所述的微網模擬平臺一體化裝置，其特征在于，所述風力發電模擬設備為單相直流永磁同步風力發電機。
9.根據權利要求1所述的微網模擬平臺一體化裝置，其特征在于，所述分布式電源為光伏發電模擬設備，所述光伏發電模擬設備與太陽能控制器電連接，所述太陽能控制器分別與逆變器、蓄電池和直流負荷設備電連接，所述逆變器與交流負荷設備電連接。
10.根據權利要求9所述的微網模擬平臺一體化裝置，其特征在于，所述光伏發電模擬設備為200W光伏發電板。
【文檔編號】H02J3/46GK203747438SQ201420048254
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年1月24日 優先權日:2014年1月24日
【發明者】曾龍, 蘇凱, 周瓏, 黎燦兵, 馬坤隆, 劉緒斌 申請人:湖南大學