[发明专利]一种微电网组网及其控制方法及微电网用双向变流器

说明书

技术领域

本发明涉及可再生能源分布式发电微电网领域，特别地涉及一种微电网组网及其控制方法及微电网用双向变流器。

背景技术

光伏发电、风力发电、生物质发电、海洋能发电等可再生能源发电技术得到了广泛的关注和应用。在海岛，牧区、小城镇等缺电或无电地区，采用太阳能等可再生能源发电对于解决能源短缺、推动节能减排目标的实现具有重要的社会现实意义。为了充分利用分布式可再生能源资源，采用微电网技术将分布式电源和分布式负载联结起来，既实现发电的就近使用、减少能量传输损耗，又能实现微电网内部区域的能量可控流动，相互支援，实现微电网系统经济优化运行。

独立微电网由于与公用市政电网没有连接，缺乏公用市政电网提供的大容量电压支撑，因此独立微电网运行的首要任务就是要建立稳定可靠的电压参考。微电网内的能量来源主要为可再生能源，如太阳能，风能等，可再生能源发电具有不确定、随机特性，负载用电也具有随机特性，因此微电网内必须具有能量平衡单元，如储能蓄电池、后备发电机等。当可再生能源发电大于负载用电时，将多余的能量储存在蓄电池内，当可再生能源发电小于负载用电时，储能蓄电池放电以提供能量缺额、平抑潮流的波动。目前常用的大容量储能蓄电池技术主要基于化学储能，为了提高蓄电池使用寿命，有必要对蓄电池进行可控充放电。另一方面为了提供稳定可靠的电能质量，有必要把随机波动的可再生能源发电在微电网内部进行合理的分配，以减少能量冲击幅度。目前常用的微电网技术，大多数仍然是采用提高蓄电池组容量的方法，来平抑中小型微电网潮流的波动，没有根据微电网发电容量、负荷特性以及电力变流器装置的特性来优化配置储能系统容量，蓄电池组的充放电一般处于不可控状态，蓄电池寿命短，系统效率低，成本高。采用微电网技术因地制宜的利用了分散的可再生能源资源，实现了能量的高效综合利用以及系统优化。微电网的联网模式目前既有直流微电网，也有交流微电网，但是已有的案例均涉及到多种特定的电力变换装置开发或复杂的控制方法，微电网组成繁杂，扩容难，不利于推广利用。因此现有技术有待于进一步改进。

发明内容

本发明提出了一种微电网组网及其控制方法及微电网用双向变流器，旨在解决微电网模块化组网以及微电网内功率的可控流动及优化调度问题。

本发明的技术方案如下：

一种微电网用双向变流器，其包括蓄电池组、逆变模块、DSP控制系统、第一电感、电容、第二电感、第一联络开关和第二联络开关，所述微电网用双向变流器的直流输入端接储能蓄电池组，逆变模块的交流输出经过第一电感和电容滤波，一方面通过第一联络开关接本地负载，另一方面通过第二联络开关连接到微电网上，所述DSP控制系统连接逆变模块，用于PWM控制，所述蓄电池组构成微电网的储能单元和功率调节单元，实现功率在各个蓄电池组之间的可控流动。

所述的微电网用双向变流器，其还包括第二电感，所述微电网用逆变器的交流输出端一方面通过第一联络开关接本地负载，另一方面通过第二电感和第二联络开关连接到微电网上。

一种采用上述的微电网用变流器的微电网组网，其包括：至少一个微电网用变流器、至少一个光伏并网逆变器、负载和微电网监控中心，所述微电网用变流器、光伏并网逆变器和负载均连接至微电网的输电网络拓扑结构中，所述微电网监控中心分别连接各个微电网用变流器和光伏并网逆变器，所述光伏并网逆变器还连接光伏阵列单元，所述微电网用变流器为双向变流器。

所述的微电网组网，其中，微电网用双向变流器通过微电网上层调度控制单元的组网指令直接闭合或断开第一或第二联络开关使其运行在并网或离网状态，实现多个微电网用双向变流器并网运行的模块化、分布式组网及快速响应。

所述的微电网组网，其中，所述光伏并网逆变器均采用最大功率跟踪算法，将即时产生的最大光伏能量以电流源的形式注入到微电网中。

所述的微电网组网，其中，所述组网采用光纤传输公共同步脉冲，微电网用双向变流器在并网或离网运行时均以公共同步脉冲作为锁相参考。

所述的微电网组网，其中，所述网络拓扑为直线型或环型；所述光伏并网逆变器为通用的并网逆变器，所述光伏单元可替换为风力或燃料电池；所述微电网用双向变流器为组建单相微电网的单相双向变流器或组建三相微电网的三相双向变流器。。

所述的微电网组网，其中，所述微电网用双向变流器在并网或离网运行时均采用输出电压调幅调相控制，通过统一的控制结构，实现了两种运行模式无缝切换，离网运行时仍能不间断对本地负载供电。