微电网系统无缝切换控制方法_2

文档序号:9237576阅读:来源:国知局
不能理解为对本发明的限制。
[0022]下面参照附图描述根据本发明实施例提出的微电网无缝切换控制方法。
[0023]首先,对本发明实施例中的微电网系统进行说明,如图1所示,为根据本发明的一个实施例的微电网系统的电路示意图,在本发明实施例中,微电网系统包括光伏供电网、发电机供电网、蓄电池供电网、控制系统100和负载。
[0024]光伏供电网、发电机供电网和蓄电池供电网均接入交流母线I,公共电网2通过PCC开关3接入交流母线1,具体地,PCC开关3为采样快速永磁机构的快速开关,例如能在3ms内可靠分合开关,通过交流母线I为连接的负载供电。其中,交流母线I可以为三相四线制(或者五线制)400V等级交流母线。负载包括一级负载4、二级负载5和三级负载6,一级负载 4 连接不间断电源(UPS,Uninterruptible Power System/Uninterruptible PowerSupply) 7并通过一级负荷控制开关8接入交流母线I,二级负载5通过二级负荷控制开关9计入交流母线I,三级负载6通过三级负荷控制开关10接入交流母线I,负载可以从交流母线I取电。
[0025]其中,光伏供电网包括光伏阵列11、光伏逆变器12和光伏控制开关13。光伏逆变器12将光伏阵列11转换的电能进行逆变,并通过光伏控制开关13接通时并入交流母线I。
[0026]发电机供电网包括发电机14和发电机控制开关15,发电机14进行发电,并通过发电机控制开关15接通时并入交流母线13。
[0027]蓄电池供电网包括蓄电池组16、双向电池控制器17、双向逆变器18和中央控制器19,双向电池控制器17与蓄电池组16连接,双向逆变器18分别与双向电池控制器17和交流母线I连接,双向逆变器18和双向电池控制器17通过直流母线电器连接。在本发明实施例中,蓄电池组I为储能式蓄电池组,电池容量的选择按照能够保证蓄电池供电网孤网运行以额定功率输出的时间TMe。双向电池控制器17为双向半桥直直变换器,实现能量的双向流动,根据需要放电维持直流母线电压或者为蓄电池组16的充电。双向逆变器18为三相全桥交直变换器,实现能量的双向流动,根据需要整流或者逆变。中央控制器19为双向电池控制器17和双向逆变器18的上位机,实现蓄电池供电网与控制系统100的通讯。
[0028]控制系统100为后台可操作界面,与蓄电池供电网的中央控制器19进行通讯,实现对蓄电池供电网的功能控制与数据监控;以及,控制系统100与发电机控制开关15和光伏控制开关13进行通讯,实现对发电机14和光伏逆变器12发电量的控制与监测;控制系统100与一级负荷控制开关8、二级负荷控制开关9和三级负荷控制开关10进行通讯,实现对一级负载4、二级负载5和三级负载6负荷量的控制与监测。
[0029]在相关技术中,微电网系统典型的电源有公共电网、光伏逆变器、发电机和蓄电池组四种,负荷包括一级负荷、二级负荷、三级负荷三种,参照图1。微电网系统工作于并网模式时,公共电网作为主电源,其它的电源均作为从电源;当微电网系统从并网转换成孤网运行时,一级负荷以UPS形式的工作方式保证供电,已经做到持续供电;但是由于此转换过程中公共电网的退出,导致微电网系统直流母线的电压迅速下降,光伏逆变器的本身特性决定其将退出微电网系统停止工作;发电机从电源模式切换至主电源模式,但总切换时间需要花费2至3分钟,所以微电网系统从并网转到孤网运行时,二级负载和三级负载将停电2至3分钟,光伏逆变器在此种情况下,先等待发电机启动稳定例如等待2至3分钟之后,才开始准同期并网发电,并网时间大概6至10分钟,也就是说,光伏逆变器总停止工作时间将达到8至13分钟
[0030]基于上述对本发明实施例的微电网系统的说明,针对相关技术中微电网系统从并网切换成孤网过程中,二级负载和三级负载需要停电2-3分钟,光伏逆变器停止工作8-13分钟的问题,本发明实施例提出一种微电网系统无缝切换控制方法。
[0031]下面参照附图描述根据本发明实施例提出的微电网系统无缝切换控制方法。图2为根据本发明的一个实施例的微电网系统无缝切换控制方法的流程图,如图2所示,该控制方法包括以下步骤:
[0032]SI,在公共电网正常时,控制系统控制光伏供电网和发电机供电网与公共电网并网运行,蓄电池供电网处于并网待机模式。
[0033]具体地,当公共电网正常时,控制系统控制光伏控制开关和发电机控制开关闭合,光伏逆变器和发电机启动,光伏供电网直接并网,发电机供电网直接并网,一级负载、二级负载和三级负载直接从交流母线取电,蓄电池供电网处于并网待机模式。
[0034]对于蓄电池供电网内部,在处于并网待机模式时,中央控制器控制双向逆变器进行整流输出以维持蓄电池供电网内的直流母线电压,并控制双向电池控制器处于待机状态。具体地,双向逆变器整流维持直流母线电压,双向电池控制器处于功率不输出的待机状态,同时,双向电池控制器具备电池管理能力,在处于并网待机模式时,双向电池控制器检测蓄电池组的电量,当蓄电池组的电量小于预设电量时,如有充电需求,向蓄电池组进行充电。给蓄电池组充电,此阶段为微电网系统的正常并网阶段。
[0035]S2,在检测到公共电网异常时,控制系统控制一级负荷控制开关断开以使一级负载通过不间断电源进行供电。
[0036]其中,不间断电源的额定输出功率满足:PUPS>PU,Pups为不间断电源的额定功率,P u为一级负载的额定功率,因而在公共电网异常时,通过不间断电源依然可以实现对一级负载的供电,实现一级负载的持续取电,UPS持续供电时间为Tl!。
[0037]S3,PCC开关在检测到公共电网异常时在Tpra时间内自动断开,并将PCC开关的状态信号反馈至蓄电池供电网。
[0038]S4,蓄电池供电网在检测到PCC开关处于断开状态时,在Tsa时间内从并网待机模式切换为孤网模式,并提供电压参考源至交流母线。
[0039]其中,Tpcci和Tsci满足-UUTvAUUTg, Tvc为光伏供电网允许的掉电间断时间,Te为发电机供电网允许的掉电间断时间,Tpra可以理解为PCC开关并网切换为孤网直至发出状态确认的时间,Tsa可以理解为蓄电池供电网并网转孤网状态切换时间。并且,蓄电池供电网的额定功率满足:Psc>Pu+Pu,Psc为蓄电池供电网的额定功率,P U为在应急状态持续工作的二级负载的额定功率,Pu为在应急状态持续工作的三级负载的额定功率,应急状态即公共电网异常时。而在并网工作状态下时,允许总的二级负载和三级负载的额定功率之和超过蓄电池供电网的额定功率。
[0040]在蓄电池供电网内部,中央控制器检测到PCC开关处于断开状态时,控制双向电池控制器由待机状态切换为放电状态以控制蓄电池组放电以维持蓄电池供电网内部的直流母线电压,并控制双向逆变器由整流状态切换为逆变状态以输出电压参考源至交流母线。也就是说,在公共电网异常时,通过蓄电池供电网提供电压参考源至交流母线,此时交流母线上存在电压参考源,且P%>Pl3+Pl2,!'!^+!^〈!^且TraJTsaGe,从而保证光伏逆变器、发电机、二级负载和三级负载在Trca+Tsc^时间内状态保持不变,不会出现停电的状态。[0041 ] 可以看出,本发明实施例的微电网系
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