专利名称：组网功率补偿控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能源应用中的电气控制系统，尤其涉及一种以主电源供电组网为主，并辅以市电等补充电源实现低成本架构、稳定输出负载驱动、能源高效利用的功率补偿控制系统。
背景技术：
可再生能源的大型离网系统本身无法完全满足电能需要，必须依靠市电等其它稳定互补的电源保证系统持续稳定工作。采用蓄电池对可再生能源进行储能，能够通过蓄电池电压来判断存储能量盈余程度，在无法满足负载需要的情况下可以切换到其它电源提供电能。如果简单地取消蓄电池，将无法保证系统工作的可靠性，甚至无法使用。在由不稳定的可再生能源提供电能的离网系统中，蓄电池一方面具有能源存储的功能，另一方面也作为电能缓冲，提供了稳定的电压。但是由于蓄电池的初期投入和使用费用很高，离网系统的性价比非常低。在存储能效方面，无论是蓄电池的充电还是放电，都会有所损耗。因此，蓄电池在可再生能源的大型离网系统应用中的取舍，便成为提升系统性价比的关键所在。故而降低蓄电池的配置直至取消蓄电池，是本领域技术人员致力于解决的技术问题。
发明内容
鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提出一种组网功率补偿控制系统，能够在不依赖蓄电池作为缓冲的情况下，保证各种能源充分、高效输出电能，并通过其它电源实时补足功率缺失的部分，保证系统工作的稳定性和可靠性，实现高效能的能源供电离网应用系统。本发明上述目的，将通过以下技术方案得以实现
组网功率补偿控制系统，包含主电源和补充电源，其特征在于所述主电源通过第一电子开关Ml与补充电源通过第二电子开关M2—并连接到滤波电路同一个输入端；两电子开关的驱动端分别连接至控制模块，所述控制模块分别向两电子开关输出具有相同频率、 180°相位差且占空比可调的PWM波；在所述主电源与第一电子开关Ml之间设有第一压流传感模块Si，在所述滤波电路输出端与输出线路之间设有第二压流传感模块S2，两压流传感模块的输出均连至控制模块。进一步优化地，所述主电源的输出端接设有一个电容Cl，且所述电容Cl的容量大于主电源在一个脉冲宽度下最大输出能量。进一步优化地，所述滤波电路的输出端接设有一个用于缓冲负载功率变化的电容 C2。本发明上述目的，还可以通过以下技术方案得以实现
组网功率补偿控制系统，涉及一个以上供电系统组网，所述供电组网的输出线路上接设有一路以上相异或相同的负载Zi,其特征在于每一路所述负载Zi均通过权利要求1所述的功率补偿控制系统连接到可再生能源供电组网的输出线路和补充电源线路上；所述功率补偿控制系统对应与其相连的负载Zi,分别包括自成一体的第一电子开关，第二电子开关，第一压流传感模块，第二压流传感模块及控制模块，i取1至N中任一整数，N为负载路数。实施本发明的功率补偿控制系统，其有益效果为
该功率补偿控制系统能最大限度地利用主电源提供的电能，通过控制模块能自动根据负载情况，自动分配主电源满足不同负载正常工作的需要，并能自动切换补充电源提供功率补偿，提高了供电组网应用的稳定性。同时由于功率补偿控制系统的构建简便性，为大型能源与负载的分布式组网系统设计提供了性能优异的技术基础。以下便结合实施例附图，对本发明的具体实施方式
作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。
图1是本发明功率补偿控制系统的电路结构框图； 图2是图1所示功率补偿控制系统的PWM波复合示意图3是本发明功率补偿控制系统在分布式组网中的应用架构示意图。
具体实施例方式本发明为克服现有技术的不足，设计并提供了一种组网功率补偿控制系统，通过控制模块能自动根据负载情况，自动分配主电源满足不同负载正常工作的需要，并能自动切换补充电源提供功率补偿，为组网应用稳定性提供了保障。实施例一
如图1所示的功率补偿控制系统的电路结构框图，概括地从原理来看本发明的技术方案组网功率补偿控制系统，包含补充电源，和基于可再生能源的主电源，其区别于现有技术的特点是该主电源通过第一电子开关Ml与补充电源通过第二电子开关M2 —并连接到滤波电路同一个输入端；两电子开关的驱动端分别连接至控制模块，该控制模块分别向两电子开关输出具有相同频率、180°相位差且占空比可调的PWM波；并且在该主电源与第一电子开关Ml之间设有第一压流传感模块Si，在该滤波电路输出端与输出线路之间设有第二压流传感模块S2，两压流传感模块用于检测所在位置的电压和电流，其输出均连至控制模块。作为控制模块输出PWM波宽度调制的参考基准。作为上述技术方案的进一步优化该主电源的输出端接设有一个电容Cl，且电容 Cl的容量大于主电源在一个脉冲宽度下最大输出能量；该滤波电路的输出端接设有一个用于缓冲，应对负载较大幅度功率变化的电容C2。电容C2的容量取决于负载可能的变化速度、PWM频率以及控制器运算能力。C2的容量越大，越能应对负载的快速变化；PWM的频率越高、控制器的运算能力越强，C2的容量需求就越小。由于可再生能源需要被充分利用，因此该功率补偿控制系统将以可再生能源的主电源作为主要的输出线路向负载提供电能。而不足的部分则由补充电源部分进行补给。该可再生能源的形式包含太阳能光伏发电，风能发电，水力发电和生物能发电中的一种或两种以上组合。结合图2所示的PWM波复合示意图可见，该主电源和补充电源分别通过一个电子开关连接到滤波电路同一个输入端，电子开关在控制模块的控制下产生可调占空比的两柱 PWM波，分别具有脉冲峰柱P1、P2。图示可见主电源和补充电源各自输出的PWM波具有相同的频率，并具有180度的相位差。两个PWM波相加后，得到一个功率为两个PWM之和的新的PWM波，脉冲峰柱为P1+P2，再通过滤波成为直流后输出。功率补偿控制系统将最大限度地利用主电源所提供的电能，因此，第一电子开关 Ml所控制产生PWM波的能量与主电源的最大输出功率相同。通过在主电源接入端的一个大容量电容Cl，可以实现电能的积累和瞬间功率的提高。电容Cl的容量大于主电源在一个脉冲宽度下最大输出能量。由于主电源是由太阳能或风能等可再生能源提供，其输出电压受到输出电流影响较大，输出电压也将产生波动。通过监测第一压流传感模块Sl点的电压和电流，调整第一电子开关Ml的接通和关断电压，可以将主电源的输出电压调整在最大输出功率值附近，同时可以产生具有最大利用率的PWM波。在主电源处于全功率状态时，当输出电压低于额定输出电压时，说明输出功率不足以提供输出线路上的负载所需要的功率，控制器将增大补充电源输出占空比，从而提高补充电源的输出功率，进一步提高输出功率，直至S2电压达到额定电压。当输出电压接近于额定输出电压时，说明输出功率大于输出线路上的负载所需要的功率，控制器将减小补充电源输出占空比，从而降低补充电源的输出功率，进一步降低输出功率，直至S2电压达到额定电压。如果输出线路负载的功率小于主电源能够提供的功率，控制模块关闭辅助电源， 并通过减少第一电子开关Ml所产生的PWM波的占空比，降低通过输出线路输出的功率，而多余的功率将由主电源外部线路上的其它设备所利用或吸收。实施例二
除上述基本实施例外，本发明功率补偿控制系统还可以应用于多种形式的可再生能源的组网供电系统中，沿主干线上支路的旁路安装。其中可再生能源供电组网包含太阳能光伏发电，风能发电，水力发电和生物能发电中的一种或两种以上组合，且构成所述供电组网的能源单体数量为两个以上。如图3所示，该组网功率补偿控制系统，涉及一个以上可再生能源构成的可再生能源供电组网(图示中Al A4分别代表太阳能光伏发电，风能发电，水力发电和生物能发电)，该可再生能源供电组网的输出线路上接设有一路以上相异或相同负载Zi,其中每一路所述负载Zi均通过功率补偿控制系统连接到可再生能源供电组网的输出线路和经交直流变换补充电源(本实施例中为输出)线路上；该功率补偿控制系统对应与其相连的负载Zi, 分别包括自成一体的第一电子开关，第二电子开关，第一压流传感模块，第二压流传感模块及控制模块，i取1至N中任一整数，N为负载路数。而功率补偿控制系统中的多个控制模块能够自动根据负载的不同，通过输出经运算调制且占空比可调的PWM波，从主电源的输出线路自动分配合适的功率到不同负载，并能保证分配的基本均衡，同时在不足的情况下从市电得到补充的功率。由于系统的构建非常方便，主干线路上的线路阻抗能够被自动适应，不需要在系统设计时进行复杂的计算和配置，即可达到低线损的目标适合于大型能源与负载的分布式组网系统。
由此可见，本发明是支持大范围分布式组网系统的主要技术，通过该项技术，能够实现一种直流组网架构，并且结构简单，自动平衡能力强，能够减少电流流经的线路，从而降低线路损耗；对主干线路(主电源)的电压波动适应性强，负载电压可调；能够解决在不使用蓄电池的情况下，实现系统的稳定性和可靠性，从而大幅降低使用成本。综上结合实施例及其附图的详细描述，旨在加深对本发明创新实质的理解，并非以此限制本发明的权利要求保护范围和多元化的实施方式。
权利要求
1.组网功率补偿控制系统，包含主电源和补充电源，其特征在于所述主电源通过第一电子开关Ml与补充电源通过第二电子开关M2—并连接到滤波电路同一个输入端；两电子开关的驱动端分别连接至控制模块，所述控制模块分别向两电子开关输出具有相同频率、180°相位差且占空比可调的PWM波；在所述主电源与第一电子开关Ml之间设有第一压流传感模块Si，在所述滤波电路输出端与输出线路之间设有第二压流传感模块S2，两压流传感模块的输出均连至控制模块。
2.根据权利要求1所述的组网功率补偿控制系统，其特征在于所述主电源的输出端接设有一个电容Cl，且所述电容Cl的容量大于主电源在一个脉冲宽度下最大输出能量。
3.根据权利要求1所述的组网功率补偿控制系统，其特征在于所述滤波电路的输出端接设有一个用于缓冲负载功率变化的电容C2。
4.组网功率补偿控制系统，涉及一个以上能源构成的供电组网，所述供电组网的输出线路上接设有一路以上相异或相同的负载Zi,其特征在于每一路所述负载Zi均通过权利要求1所述的功率补偿控制系统连接到主电源的输出线路和补充电源线路上；所述功率补偿控制系统对应与其相连的负载Zi,分别包括自成一体的第一电子开关，第二电子开关，第一压流传感模块，第二压流传感模块及控制模块，i取1至N中任一整数，N为负载路数。
全文摘要
本发明揭示了一种组网功率补偿控制系统，包含主电源和补充电源。其中该主电源通过第一电子开关，补充电源通过第二电子开关一并连接到滤波电路同一个输入端；两电子开关的驱动端分别连接至控制模块；在主电源与第一电子开关M1之间设有第一压流传感模块S1，在滤波电路输出端与输出线路之间设有第二压流传感模块S2，两压流传感模块的输出均连至控制模块。通过控制模块分别向两电子开关输出具有相同频率、180°相位差且占空比可调的PWM波，使主电源在补充电源的配合下最大限度地输出功率，并由此省却了各种蓄电池的系统参与，极大地节省了能源供电组网的成本。
文档编号H02J3/18GK102255324SQ20111022784
公开日2011年11月23日 申请日期2011年8月10日 优先权日2011年8月10日
发明者瞿磊 申请人:苏州盖娅智能科技有限公司