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一种基于下垂特性自适应微网保护装置

阅读：876发布：2024-01-31

专利汇可以提供一种基于下垂特性自适应微网保护装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种基于下垂特性自适应微网保护装置，包括光伏发电系统、机侧变换器、DSP芯片、FPGA芯片、采样滤波电路、过流保护电路、驱动电路、MPPT控制模块、负载侧变换器、储能组件、负载、PWM发生器、下垂控制器、储能换流器、调压器和大电网，本实用新型利用基于下垂自适应特性的保护装置解决了直流变换器电流分配不均的问题，实现了微网系统的稳定性。，下面是一种基于下垂特性自适应微网保护装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于下垂特性自适应微网保护装置，其特征在于,包括光伏发电系统、机侧变换器、DSP芯片、FPGA芯片、采样滤波电路、过流保护电路、驱动电路、MPPT控制模块、负载侧变换器、储能组件、负载、PWM发生器、下垂控制器、储能换流器、调压器和大电网，光伏发电系统经机侧变换器接入直流母线，机侧变换器采用Boost变换器，DSP芯片通过MPPT控制模块连接Boost变换器，DSP芯片连接下垂控制器，下垂控制器连接负载侧变换器，负载连接至储能组件，储能组件通过负载侧变换器连接至直流母线，采样滤波电路对光伏发电系统、储能组件、并网电流、电压、频率、相位信息进行采样和监测，采样滤波电路连接至DSP芯片，DSP芯片连接FPGA芯片，FPGA芯片通过驱动电路连接至Boost变换器，Boost变换器通过电流互感器连接至过流保护电路，过流保护电路连接FPGA芯片，FPGA芯片通过PWM发生器连接至负载侧变换器，直流母线通过储能换流器和调压器连接至大电网。
2.根据权利要求1所述的基于下垂特性自适应微网保护装置，其特征在于,所述DSP芯片采用TMS320F28335，TMS320F28335内部自带12位ADC转换模块，有16个采样通道，可同时采用16个模拟信号。
3.根据权利要求1所述的基于下垂特性自适应微网保护装置，其特征在于,所述驱动电路采用光耦TLP250芯片。

说明书全文

一种基于下垂特性自适应微网保护装置

技术领域

[0001] 本实用新型属于微电网技术领域，具体涉及一种基于下垂特性自适应微网保护装置。

背景技术

[0002] 随着现代经济的快速发展和社会的进步，能源需求量日益增加。随着电网规模的日益扩大,超大规模电力系统的控制越来越复杂,以至于难以保证灵活多样化用户的用电可靠性。此外,由于人们对煤、石油、天然气等传统能源的过度开采利用,使得传统能源的储量逐渐枯竭，由此带来的环境问题也日益严重。因此分布式能源的研究与应用有着重大的意义和广阔的前景。

[0003] 微电网作为一种新的发电技术，由分布式电源(DG)、储能装置、控制装置和用户负荷共同组成的系统。微电网不但可以与大电网进行并网运行，还可以在大电网电能质量不符合要求时进行孤岛运行。还能根据电网调度和用户需求实现电能的双向流动。微电网灵活方便，输电设备成本低、输电损耗小，一般通过使用太阳能、风能等新能源发电，大大降低对环境的污染。这些特点和意义都微电网的研究显的尤为重要。

[0004] 为了更好的利用和开发可再生能源，微电网已成为世界各国研究的热点。在直流微网中，可再生能源通过变换器分散地连接在公共母线上，变换器并联运行。如何控制微网变换器实现负载在变换器之间的分配并维持母线电压稳定，是微网运行的关键问题。完善稳定的保护装置是微网稳定运行的重要保障。发明内容

[0005] 根据以上现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提出一种基于下垂特性自适应微网保护装置，通过下垂自适应控制器控制系统中电压、电流值，解决了微网系统中不均流的问题，具有保护微网系统稳定性的作用。

[0006] 为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种基于下垂特性自适应微网保护装置，包括光伏发电系统、机侧变换器、DSP芯片、FPGA芯片、采样滤波电路、过流保护电路、驱动电路、MPPT控制模块、负载侧变换器、储能组件、负载、PWM发生器、下垂控制器、储能换流器、调压器和大电网，光伏发电系统经机侧变换器接入直流母线，机侧变换器采用Boost变换器，DSP芯片通过MPPT控制模块连接Boost变换器，DSP芯片连接下垂控制器，下垂控制器连接负载侧变换器，负载连接至储能组件，储能组件通过负载侧变换器连接至直流母线，采样滤波电路对光伏发电系统、储能组件、并网电流、电压、频率、相位信息进行采样和监测，采样滤波电路连接至DSP芯片，DSP芯片连接FPGA芯片，FPGA芯片通过驱动电路连接至Boost变换器，Boost变换器通过电流互感器连接至过流保护电路，过流保护电路连接FPGA芯片，FPGA芯片通过PWM发生器连接至负载侧变换器，直流母线通过储能换流器和调压器连接至大电网。所述DSP芯片采用TMS320F28335，TMS320F28335内部自带12位ADC转换模块，有16个采样通道，可同时采用16个模拟信号。所述驱动电路采用光耦TLP250芯片。

[0007] 本实用新型有益效果是:混合储能组件可提高并网切换离网时的电能质量，并且在离网时提供电能。利用基于下垂自适应特性的保护装置解决了直流变换器电流分配不均的问题，实现了微网系统的稳定性。附图说明

[0008] 下面对本说明书附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

[0009] 图1是本实用新型的具体实施方式的微网系统结构框图。

[0010] 图2是本实用新型的具体实施方式的下垂控制框图。

具体实施方式

[0011] 下面通过对实施例的描述，本实用新型的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本实用新型的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

[0012] 如图1所示，为本实用新型的自适应微网保护装置的结构框图，包括光伏发电系统、机侧变换器、DSP+FPGA控制芯片、采样滤波电路、过流保护电路、驱动电路、MPPT控制模块、负载侧变换器、储能组件、负载、PWM发生器、下垂控制器、储能换流器、调压器和大电网。

[0013] 光伏发电系统经机侧变换器接入直流母线，机侧变换器采用Boost变换器，MPPT控制模块连接Boost变换器，MPPT控制模块可以实时监测光伏发电系统的发电电压，并追踪最高电压电流值，使系统以最大功率输出。

[0014] DSP芯片与FPGA芯片通过数据线与地址线直接相连，DSP芯片采用TMS320F28335，连接下垂控制器，下垂控制器连接负载侧变换器并产生自适性下垂调节系数，DSP完成下垂控制、双闭环控制，最终得到的调制信号传送至FPGA芯片，FPGA芯片通过驱动电路连接至Boost变换器，负责中点电位平衡控制，Boost变换器通过电流互感器连接至过流保护电路，过流保护电路连接FPGA芯片，FPGA芯片负责电路过流保护的功能，FPGA芯片连接PWM发生器，PWM发生器和下垂控制器，用于发射脉冲频率，产生下垂控制特性，将控制信号发射给负载侧变换器。TMS320F28335内部自带12位ADC转换模块，有16个采样通道，可同时采用16个模拟信号。

[0015] 采样滤波电路对光伏发电系统、储能组件、并网电流、电压、频率、相位等信息进行采样和监测，采样滤波电路连接至DSP芯片。

[0016] 负载连接至储能组件，储能组件通过负载侧变换器连接至直流母线。

[0017] 直流母线通过储能换流器和调压器连接至大电网，储能换流器包含双向DC/DC变换器，可经行能量双向传输。当DSP芯片检测到电网故障或电能质量不满足要求时，储能换流器从P/Q模式切换到V/F模式，同时控制公共连接点(PCC)断开，进入孤岛模式。当电网恢复后，DSP芯片检测到微网和电网的电压频率相位同步时，再进入并网模式。

[0018] 驱动电路采用光耦TLP250芯片驱动MOS管等功率器件；过流保护电路TZ口产生一个低电平，从而封锁PWM模块输出，关断所有开关管，防止故障功率造成器件损坏。

[0019] 微网中储能电池输入电流与变换器平均电流的差值可反映电流偏差，经过DSP芯片的运算器经运算的到下垂控制特性，控制芯片不断调整下垂系数，直至消除偏差。电流调整环可克服线路阻抗影响，使变换器输出阻抗相等。机侧变换器和负载变换器平均电压与母线基准电压的差值反映了电压跌落。电压调整环电路用来抬升母线电压，补偿电压跌落。改进技术基于低带宽通信，构建下垂特性，通过PWM发生器发出脉冲信号，将下垂特性反馈到微网系统。

[0020] 通过下垂特性自适应装置，控制和改变变换器输出阻抗，使各变换器输出特性趋近于相似，来达到均流目的。电压差额大时，同样是断开部分负载；各个变换器独立控制与监控区域电压电流，输出阻抗近似相同，实现装置的设计功能，使微网系统安全可高性大大提高。

[0021] 上面对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

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一种基于下垂特性自适应微网保护装置

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