一种应用可再生能源发电的电池储能系统实验平台的制作方法

背景技术：

储能系统在可再生能源发电消纳中发挥了重要作用，搭建应用可再生能源发电系统的电池储能系统，可以用以分析储能技术在电力系统和可再生能源发电中的应用模式，还可辅助分析系统的功率调节和控制方法，对于充放储一体化电站的设计和设计，具有积极的实验分析和参考价值。有鉴于此，本专利设计了一种应用可再生能源发电的电池储能系统实验平台，完成了系统各模块的设计，通过网络进行了系统互联，给出了具体的硬件和软件设计。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种新型的应用可再生能源发电的电池储能系统实验平台。

为实现上述目的，本发明所采用了下述的技术方案：一种应用可再生能源发电的电池储能系统实验平台，由可再生能源发电单元、系统控制单元、电池储能单元、数据采集单元、通讯网络和电网络构成；

可再生能源发电单元采用光伏电池阵列和DC/DC变换器构建，通过光伏发电单元，产生直流电能；

通讯网络采用高速以太网作主干架构，各设备通过协议进行互联，实现信息交互；

数据采集单元用于可再生能源发电单元、电池储能单元、并网母线等的电信号测量和实时采集，并将数据传至系统控制主机；

主控板设置CAN网络、RS485网络接口，实现和功率调节系统控制板以及人机接口的网络通信和信息交互；

主控板采用高速DSP处理器设计，包括DSP主控制器、采样调理电路、故障信号处理电路及通讯电路。

优选方案，电池储能单元采用锂电池系统和功率调节系统，电池组标称电压为690V，额定功率25KW。

优选方案，系统控制单元采用工控机，主要通过各种调度和算法，实现对各个单元的协调控制。

优选方案，数据采集单元用于直流母线电压、直流电流、交流电压、交流电流等电参数的采集和处理，同时完成系统中过压、过流等信号的故障判断与处理。

优选方案，DSP主控板发出PWM信号，从而加入IGBT开关管驱动电路，最后加到开关元件上。IGBT开关管驱动电路主要用于对主控板发出的PWM信号进行放大处理，以达到IGBT驱动脉冲要求，实现IGBT可靠通断控制。

相对于现有技术的有益效果是，采用上述方案，本发明设计了一种应用可再生能源发电的电池储能系统实验平台，完成了可再生能源发电单元、电池储能单元、功率调节系统等各模块的设计，通过网络进行了系统互联，通过设计主程序和中断程序，实现了系统功能。

附图说明

图1实验平台结构图；

图2功率调节系统控制器图；

图3主程序流程图；

图4中断服务程序流程图。

具体实施方式

为了使从事可再生能源发电系统设计相关技术人员能更好地理解本发明方案，下面参照附图对本发明实施方式进行详细说明。

参见图1，本系统提供了一种应用可再生能源发电的电池储能系统实验平台结构图，该实验平台主要由可再生能源发电单元、系统控制单元、电池储能单元、数据采集单元、通讯网络和电网络等构成。在系统构建时，可再生能源发电单元可以采用风电、光伏、燃料电池等系统，在本系统中，可再生能源发电单元采用光伏电池阵列和DC/DC变换器构建，通过光伏发电单元，产生直流电能。电池储能单元采用锂电池系统和功率调节系统，电池组标称电压为690V，额定功率25KW，本部分也可以根据需求，灵活设计，也可以采用铅酸蓄电池，超级电容器储能等单元。系统控制模块采用工控机，主要通过各种调度和算法，实现对各个单元的协调控制。数据采集单元主要完成可再生能源发电单元、电池储能单元、并网母线等的电信号测量和实时采集，并将数据传至系统控制主机。通讯网络采用高速以太网作主干架构，各设备通过协议进行互联，实现信息交互。其中电池储能系统采用CAN网络连接，应用SAEJ1939 CAN网络协议进行通信，功率调节系统采用RS485网络连接，采用Modbus TCP协议进行通信，数据采集系统采用IEC60870-5-104协议进行通信，由于采用了标准的网络通信及协议，系统设计简单。

参见图2，给出了功率调节系统控制器图，该系统主要由三相逆变主电路、主控板、IGBT开关管驱动电路、显示界面等构成。系统主电路主要实现直流-交流变换，由S1-S6六个IGBT构成三相电压型桥式逆变电路，直流侧由大电容做电压支撑。主控板采用高速DSP处理器设计，主要包括DSP主控制器，采样调理电路，故障信号处理电路，通讯电路等，其中信号采样模块主要完成直流母线电压、直流电流、交流电压、交流电流等电参数的采集和处理，同时完成系统中过压、过流等信号的故障判断与处理。DSP主控板发出PWM信号，从而加入IGBT开关管驱动电路，最后加到开关元件上。IGBT开关管驱动电路主要用于对主控板发出的PWM信号进行放大处理，以达到IGBT驱动脉冲要求，实现IGBT可靠通断控制。主控板提供CAN网络、RS485网络等接口，实现和功率调节系统控制板以及人机接口的网络通信和信息交互。

参见图3，给出了主程序流程图，主要完成系统初始化、故障处理、系统监视等任务。系统软件设计采用模块化程序设计实现。

参见图4，给出了中断服务程序流程图，主要完成数据采集和预处理，故障判断，功率控制算法，PWM输出算法等。

以上内容是结合优选技术方案对本发明所做的详细说明，不能认定发明的具体实施仅限于这些，对于在不脱离本发明思想前提下做出的简单推演及替换，都应当视为本发明的保护范围。