[发明专利]以光伏为中心的直流耦合离网型储能微电网控制装置

说明书

本发明提供一种以光伏为中心的直流耦合离网型储能微电网控制装置，包括连接光伏阵列与直流母线的DC‑DC转换器、电池系统管理单元、连接直流母线和交流母线的DC‑AC转换器、多个直流侧开关、多个交流侧开关、可编程逻辑控制器,以及数据服务器。其中，DC‑DC转换器与直流母线之间、DC‑AC转换器与直流母线之间均通过直流侧开关相连接；DC‑AC转换器与交流母线之间通过交流侧开关相连接；交流侧、直流侧开关均集成有电压、电流信号测量仪器和受控单元。可编程逻辑控制器包括包含有电池寿命优化单元。本发明公开的控制装置，无需修改链路电容器上DC‑DC和DC‑AC转换器中的控制回路，便可控制直流母线的电压。同时，可通过电池寿命优化单元预估电池寿命帮助用户调整控制策略。

技术领域

本发明属于储能微电网技术领域，具体涉及一种以光伏为中心的直流耦合离网型储能微电网控制装置。

背景技术

由于偏远地区和孤岛与主电网连接点隔离且距离较远，因此，通常依赖不与主电网相连接的离网型微电网进行供电。离网型微电网以一组互相连接的分布式发电机或单个发电机为基础，用户通常包括住宅设施、有较低电力需求的小型工商业，以及农村地区等。

随着光伏技术的日益提升，越来越多的离网型微电网采用以光伏为中心的储能模式。离网型储能微电网的目标是：减少发电机组的使用来降低燃料成本和其他运营支出，同时，以更长的电池寿命和更稳定的直流母线电压来获得更好的交流侧电能质量调节。

由于离网型储能微电网的应用通常涉及电池电量的集约利用，因此，导致电池的容量衰减十分明显。而直流母线电压又受以下条件影响：1、运行环境条件；2、动态负载切换；3、无功功率需求；4、串并联或接地故障引起的交流母线电压、频率的变化。因此，目前亟需一种能够将母线电压控制在可接受范围内来实现稳定运行，且最大限度减少运行费用和延长电池寿命的离网型储能微电网。

发明内容

本发明实施例中提供了一种以光伏为中心的直流耦合离网型储能微电网控制装置，以解决现有技术中直流母线电压不能稳定运行，以及，储能电池容量衰减明显的问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：

以光伏为中心的直流耦合离网型储能微电网控制装置，所述直流耦合离网型储能微电网包括：光伏阵列、直流母线、交流母线、由多组电池簇构成的电池系统，每组电池簇均包含多个电池箱，至少一个与交流母线相连接的应急备用发电机组，以及负载；所述控制装置包括：连接光伏阵列与直流母线的DC-DC转换器、电池系统管理单元、连接直流母线和交流母线的DC-AC转换器、多个直流侧开关、多个交流侧开关、可编程逻辑控制器,以及至少一个数据服务器，其中，

所述DC-DC转换器与直流母线之间通过一个直流侧开关相连接；所述直流侧开关集成有电压、电流信号测量仪器，以及受控单元；所述电压、电流信号测量仪器与所述可编程逻辑控制器相连接，用于获取直流母线的实时电压和实时电流并发送至可编程逻辑控制器；

每组电池簇各自通过一个独立的直流侧开关连接至直流母线，并且每组电池簇均设置有独立的电池簇管理系统；

每个电池箱均设置有独立的电池箱管理系统；所有电池箱管理系统与对应的电池簇管理系统相连接；每个电池簇管理系统均连接至所述电池系统管理单元；所述电池系统管理单元用于获取电池系统数据、电池现场数据和每个电池箱的实时数据，所述实时数据至少包括电池箱的电量、电流值、电流方向、电压值和温度；

所述DC-AC转换器与直流母线之间通过一个直流侧开关相连接；所述DC-AC转换器与交流母线之间通过一个交流侧开关相连接；所述交流侧开关集成有电压、电流信号测量仪器，以及受控单元；所述电压、电流信号测量仪器与所述可编程逻辑控制器相连接，用于获取交流母线的实时电压和实时电流并发送至可编程逻辑控制器；