一种低压直流微电网实验平台

本次j巨川电气为大家介绍的是一种低压直流微电网实验平台，申请人为安徽大学，发明人为胡存刚，程莹，赵龙，罗亚桥，芮涛，张云雷。

摘要

本发明涉及一种低压直流微电网实验平台，主要包括控制器以及均与控制器通信连接的单相AC/DC变流器、直流微电网、电网连接开关;所述单相AC/DC变流器输入端能够通过电网连接开关接入交流电网;所述直流微电网包括MPPT控制器、带DC/DC变流器的储能系统、充电桩、重要负荷、可中断负荷、弹性负荷;所述MPPT控制器连接光伏电池板;所述单相AC/DC变流器输出端分别与直流微电网各单元并联连接。本发明的实验平台可以运行于并网模式，变流器限流模式以及孤岛模式，且可以进行各个模式无缝切换实验，且可以进行蓄电池充放电管理、电源侧优化管理研究，可以研究直流微电网经济需求、供电可靠性需求、电能质量等。

1 .一种低压直流微电网实验平台，其特征在于：包括控制器以及均与控制器通信连接的单相AC/DC变流器、直流微电网、电网连接开关;所述单相AC/DC变流器输入端能够通过电网连接开关接入交流电网;所述直流微电网包括MPPT控制器、带DC/DC变流器的储能系统、充电桩、重要负荷、可中断负荷、弹性负荷;所述MPPT控制器连接光伏电池板;所述单相AC/DC变流器输出端分别与直流微电网各单元并联连接;所述带DC/DC变流器的储能系统包括DC/DC变流器以及与其相连的蓄电池。

2.如权利要求1所述的一种低压直流微电网实验平台，其特征在于：所述单相AC/DC变流器、直流微电网各单元以及电网连接开关均通过RS485总线与控制器连接。

3 .如权利要求1所述的一种低压直流微电网实验平台，其特征在于：所述重要负荷、可中断负荷、弹性负荷分别与各自的开关串联后再与单相AC/DC变流器输出端并联连接;所述重要负荷、可中断负荷、弹性负荷的开关分别通过RS485总线与控制器连接。

技术领域

本发明涉及微电网实验平台领域，尤其涉及一种低压直流微电网实验平台。

背景技术

目前微电网结构主要包括：交流微电网、直流微电网和混合微电网。以往的研究主要集中在交流微电网，然而随着直流负荷的不断增加，直流微电网相对于交流微电网具有能量转换次数少、效率高、成本低、控制结构简单、无需考虑频率和相位以及无功补偿设备等优势，促进了直流微电网的快速发展，然而直流微电网实验平台研究较少，难以对直流微电网研究方法进行实验验证。

发明内容

为了克服现有实验平台的不足及缺乏，提供一种低压直流微电网实验平台，本发明提供以下技术方案：

一种低压直流微电网实验平台，包括控制器以及均与控制器通信连接的单相AC/DC变流器、直流微电网、电网连接开关;所述单相AC/DC变流器输入端能够通过电网连接开关接入交流电网;所述直流微电网包括MPPT控制器、带DC/DC变流器的储能系统、充电桩、重要负荷、可中断负荷、弹性负荷;所述MPPT控制器连接光伏电池板;所述单相AC/DC变流器输出端分别与直流微电网各单元并联连接;所述带DC/DC变流器的储能系统包括DC/DC变流器以及与其相连的蓄电池。

所述直流微电网工作在并网模式时直流微电网通过单相AC/DC变流器连接交流电网，进行能量交换。所述直流微电网也可以运行于孤岛模式，稳定直流母线电压，给直流负载供电。当直流微电网并网时电网需要输出的功率超过所述变流器的额定功率，此时所述低压直流微电网工作在变流器限流控制模式。并且在所述直流微电网实验平台上可以进行离网到并网、并网到离网切换实验。

所述低压直流微电网实验平台可以进行蓄电池管理。控制器采集各蓄电池容量、SOC等信息进行判断蓄电池充电、放电，发出指令给DC/DC变流器，防止蓄电池过冲或过放，延长蓄电池使用寿命。所述控制器可以对所述低压直流微电网平台进行能量管理，控制器根据蓄电池SOC、微电网运行模式以及负荷曲线决定DC/DC变流器储能系统工作方式。

进一步的，所述单相AC/DC变流器、直流微电网各单元以及电网连接开关均通过RS485总线与控制器连接;各单元通过RS485总线把各自信息如电压、电流、输出功率、蓄电池电压、SOC等传递给控制器，控制器根据所得信息进行优化管理，再通过RS485总线传达命令给各单元。

进一步的，所述重要负荷、可中断负荷、弹性负荷分别与各自的开关串联后再与单相AC/DC变流器输出端并联连接;所述重要负荷、可中断负荷、弹性负荷的开关分别通过RS485总线与控制器连接。控制器根据蓄电池SOC、微电网运行模式以及负荷曲线决定储能系统工作方式以及决定重要负荷、可中断负荷、弹性负荷的接通和断开，所述控制器可以验证需求侧负荷优化管理功能，根据充电桩信息对负荷进行优化管理。

本发明的有益效果在于：

(1)、所述低压直流微电网平台可以运行于并网模式，变流器限流模式以及孤岛模式，且可以进行各个模式无缝切换实验。

(2)、所述低压直流微电网平台可以进行蓄电池充放电管理。

(3)、所述控制器可以进行电源侧优化管理研究，可以研究直流微电网经济需求、供电可靠性需求、电能质量等。

(4)、本发明技术方案中，所述控制器可以根据充电桩信息进行需求侧负荷优化管理实验。

具体实施方式

参见图1，包括控制器以及均与控制器通信连接的单相AC/DC变流器、直流微电网

3、电网连接开关2;所述单相AC/DC变流器输入端能够通过电网连接开关2接入交流电网1;所述直流微电网3包括MPPT控制器、多个带DC/DC变流器的储能系统、充电桩、重要负荷、可中断负荷、弹性负荷;所述MPPT控制器连接光伏电池板4;所述单相AC/DC变流器输出端分别与直流微电网3各单元并联连接;所述带DC/DC变流器的储能系统包括DC/DC变流器以及与其相连的蓄电池，本实施例的控制器选用DSP28335。

所述重要负荷、可中断负荷、弹性负荷分别与各自的开关串联后再与单相AC/DC变流器输出端并联连接;所述3个开关分别通过RS485总线5与控制器连接。

所述低压直流微电网3实验平台中，通过所述单相AC/DC变流器把直流微电网3连接至交流电网1，工作在并网模式时，当所述直流微电网3发电较多时，所述单相AC/DC变流器工作在逆变模式;当所述直流微电网3功率不足时，所述单相AC/DC变流器工作在整流模式。所述低压直流微电网3实验平台工作在孤岛模式时，储能系统维持直流母线电压，维持系统稳定以及电能质量。通过所述单相AC/DC变流器进行离网并网无缝切换。

所述低压直流微电网3实验平台工作于变流器限流模式时，通过所述单相AC/DC变流器把直流微电网3连接至交流电网1，当所述直流微电网3发电较多时，所述单相AC/DC变流器工作在逆变模式，同时开启弹性负荷吸收多余能量;当所述直流微电网3功率不足时，

所述单相AC/DC变流器工作在整流模式，同时切除可中断负荷。

所述低压直流微电网3实验平台工作于孤岛模式时，控制器根据光伏发电单元以及蓄电池SOC等进行能量管理。系统功率不足时切除可中断负荷，系统功率过剩时开启弹性负荷吸收多余能量。

所述低压直流微电网3实验平台中，储能系统采用蓄电池，通过双向DC/DC变换器与直流母线连接。所述控制器根据各电池的容量、端电压、SOC进行蓄电池管理，延长电池使用寿命。储能系统维持直流母线电压，保证低压直流微电网3实验平台的电能质量。

所述低压直流微电网3实验平台中，控制器可以对充电桩进行有序充电管理，验证需求侧负荷优化管理方法。

通过本发明低压直流微电网实验平台可以展开以下研究：

1、混合储能系统控制技术研究以及控制策略验证;

2、直流微电网监控、通讯实验研究;

3、直流微电网能量管理研究及证实;

4、直流微电网下垂控制研究及实验验证;

5、直流微电网并网策略研究及验证;

6、蓄电池管理系统研究及验证。

以上述依据本发明理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

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