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多能互补微电网开放式控制系统方案
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产品名称

多能互补微电网开放式控制系统方案

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产品描述

  项目介绍

  多能互补微电网分布式能源系统是指可包容多种能源资源输入,并具有多种产出功能和输运形式的"区域能源互联网"系统。具备以下特点:

  1、包容多种能源资源输入,具有多种产出功能;

  2、构建“互联网+”智慧能源系统的重要支撑;

  3、建立多能流的状态监测和安全评估机制;

  4、复杂可变的多能流网络的最优控制方式;

  目前高校实验室,多以小型微电网的风光储等分布式能源为基础,不断扩展和融合多种分布式能源。科技型电力电子、信息通讯、电力系统、策略调度、电能质量等科研工作。

 

  一、微电网仿真平台核心功能

  通过多年的技术积累和用户反馈,研旭在微电网领域拥有了大量的技术积累和开放式开源服务的经验

 

多能互补微电网开放式控制系统方案

 

  二、微电网系统拓扑图

  1)直流母线、交流母线

  2)光伏模拟/真实系统

  3)风机模拟/真实系统

  4)锂/铅酸电池储能系统

  5)超级电容储能系统

  6)分级负载系统

  7)柴油机/充电桩

  8)故障模拟系统

  9)电能质量检测改善系统

  10)微电网控制系统

  11)能量管理调度系统

  12)配电保护系统

 

多能互补微电网开放式控制系统方案

 

  三、子系统功能介绍

  1、 光伏开放式发电系统

  光伏发电实验仿真平台系统组成;

  光伏阵列PV模拟源或者太阳能组件电池板;

  直流电源或光伏板发出的电接入光伏并网逆变器;

  光伏并网逆变器将直流电逆变为符合并网要求的三相交流电,馈入主网;

  监控前台,主要由工控机、显示器、上位机应用软件组成,实现对PV模拟源、逆变器等设备的数据监控以及记录保存;

 

多能互补微电网开放式控制系统方案

 

  PV模拟源是一种可模拟光伏板IV曲线的可编程直流电源,可代理太阳能组件,实现模拟光伏电源的IV输出,方便在室内条件下灵活做相关的实验。具备以下特点:

  1)可模拟太阳能电池板输出特性

  2)可模拟不同光照和温度下的I-V曲线

  3)可测试静态和动态下的MPPT情况

  4)MPPT工作点实时显示于上位机软件上

  5)具有恒功率模式

  6)具有强大的图形化上位机软件

  7)稳压精度高、纹波电压低

  8)动态稳定性用Matlab仿真优化

  9)采用高速DSP进行PID运算,直接输出PWM

 

多能互补微电网开放式控制系统方案

 

  光伏逆变器主要由IPM逆变功率单元、DSP主控单元、监控中心、电抗器、变压器等几部分组成。系统的核心为DSP主控单元,其主要功能是:

  1)将直流电能转为与主网电压同频同相的交流电能,并馈送给主网,同时会监测各类故障信息,实时保证正常工作;

  2)根据反馈值跟踪直流源(光伏组件或者光伏模拟源)的最大功率输出(MPPT);

  3)将系统工作的所有信息上传至监控中心。

 

多能互补微电网开放式控制系统方案

 

多能互补微电网开放式控制系统方案

 

  光伏平台开源资料

  1)整体布线CAD图、PDF图;

  2)DSP控制核心板:protel 99se原理图、PDF版本PCB、内部运行源代码工程(内含算法静态库)、配套详细的设计原理说明文档;

  3)控制底板:protel 99se原理图、PDF版本PCB、配套详细的设计原理说明文档;

  4)继电器板:protel 99se原理图、PDF版本PCB、配套详细的设计原理说明文档;

  5)IPM隔离电源板:protel 99se原理图、PDF版本PCB、配套详细的设计原理说明文档;

  6)算法设计说明文档;

  7)上位机应用软件安装文件;

  8)数据库安装文件;

  9)上位机DEMO例程;

  10)操作说明;

 

  2、 直驱/双馈风力开放式发电系统

  矢量变频器和三相异步调速电机来模拟实际的风力机;

  三相异步调速电机通过联轴器带动永磁直驱发电机发电;

  发电机定子输出连接可控整流器,将发电机发出的三相交流电整流成直流电;

  并网逆变器直流输入连接可控整流器直流输出,将直流电逆变为符合并网要求的三相交流电,馈入主网;

  监控前台,主要由工控机、显示器、上位机应用软件组成,实现对变频器、整流器、逆变器等设备的数据监控以及记录保存;

  风速调速器设备,主要目的就是实现定桨距角变速恒频的最大发电功率追踪;

 

多能互补微电网开放式控制系统方案

 

  研旭设计的风机模型共有3种,分别是线性VF模型、定叶尖速比控制模型、矢量控制模型。

 

多能互补微电网开放式控制系统方案

 

  定子PWM变换器一般是采用转子磁链定向,控制PMSG的定子电流呈正弦波形实现转速和功率因数调节;并网PWM变换器采用电网电压矢量定向,将直流电逆变为良好的正弦波形实现并网和有功/无功解耦。

 

多能互补微电网开放式控制系统方案

 

多能互补微电网开放式控制系统方案

 

  1)整体布线CAD图、PDF图;

  2)DSP控制核心板:protel 99se原理图、PDF版本PCB、内部运行源代码工程(内含算法静态库)、配套详细的设计原理说明文档;

  3)控制底板:protel 99se原理图、PDF版本PCB、配套详细的设计原理说明文档;

  4)继电器板:protel 99se原理图、PDF版本PCB、配套详细的设计原理说明文档;

  5)IPM隔离电源板:protel 99se原理图、PDF版本PCB、配套详细的设计原理说明文档;

  6)算法设计说明文档;

  7)上位机应用软件安装文件;

  8)数据库安装文件;

  9)上位机DEMO例程;

  10)操作说明;

 

  3、半实物快速原型开发

  功率级的快速控制原型开发平台,与MATLAB/Simulink无缝连接,代码可自动生成和加载,有自己的功率设备方便与客户设备完成联合测试,可应用于高校、科研院所等进行新的控制策略、控制技术的开发研制。

 

多能互补微电网开放式控制系统方案

 

多能互补微电网开放式控制系统方案

 

  双馈风电模拟系统实时仿真控制

 

多能互补微电网开放式控制系统方案

 

多能互补微电网开放式控制系统方案

 

多能互补微电网开放式控制系统方案

 

  4、储能子系统

  储能系统主要功能是具有稳定控制功能的双向变流器,是整个微电网系统中的关键设备,在微电网孤网运行时,该设备作为微电网系统的标准源,保证微电网在孤网运行和模式切换过程中的系统稳定性。储能逆变器系统采用20kW双向变流器变流器,配备12V/50Ah铅酸电池单元40节,系统电池侧直流电压为480V,电池组的标称容量为10kWh。储能电池系统的拓架图如下:

 

多能互补微电网开放式控制系统方案

 

  1)正常运行状态下的功率跟踪

  2)孤岛运行方式下的标准源

  3)同期并网

  4)能产生无功功率,实现无功补偿。

  5)可以工作在并网逆变运行模式,亦可工作在储能充电工作模式,能够根据微电网控制系统的指令输出有功和无功功率;

  6)自身完成由孤网运行模式向并网运行模式的转换,转换过程造成的脱网时间≤20ms;当公共电网掉电或者异常时,自动切换至孤网运行模式,转换时间≤20ms;

  7)工作模式可以通过有线通信、面板操作等方式设定正常运行模式,切换时间不大于20ms;

  8)能够与电池管理系统协同工作完成对电池的充放电管理功能。

 

多能互补微电网开放式控制系统方案

 

多能互补微电网开放式控制系统方案

 

  5、RLC负载子系统

  1)阻性负载、感性负载、容性负载都可以连续可调,最小步进幅度0.1 kVA;

  2)阻性负载R: 1W-3.33 kW单相、三相连续可调;

  3)感性负载L: 1VA-3.33kVA单相、三相连续可调;

  4)容性负载C: 1var-3.33kvar单相、三相连续可调;

  5)各功率档位标称电压: 三相AC400V/50Hz;

  6)相电压测量范围:0-300V,精度为±0.2%、电压分辨率为0.1V;

  7)电流测量范围:0-100A,电流测量精度为±0.2%、电流分辨率为0.01A

  8)有功功率测量范围:0-50kW,功率测量精度为±0.5%、功率分辨率为0.001kW ;

  9)适用环境温度范围:-10~+40℃;

  10)设备工作电源:交流220V/50Hz;

 

多能互补微电网开放式控制系统方案

 

  6、微电网中央控制系统

  微电网中央控制系统,通过对微电网系统进行高速数据采集,收集全网电气参数, 对全网运行状态进行采集和监视, 并在此基础上进行逻辑运算,得出控制策略对微电网进行实施调节控制,实现微电网电源、储能、负荷的实时动态调节功能,保证微电网安全、稳定运行。微电网中央控制系统主要包括:

  1、微电网中央集中控制器(含通讯处理机)

  2、系统策略软件

  实验例程:

  1) 微电网启停控制实验

  2) 并离网状态转换实验

  3) 微电网平抑PCC 点波动控制实验

  4) 微电网控制策略及编程实验

  5) 微电网负荷扰动及模拟调度实验

 

多能互补微电网开放式控制系统方案

 

  特点:

  1)数据采集

  2)控制操作

  3)分布式电源调节

  4)储能单元调节

  5)微电网运行模式实时控制

  6)通信功能

  7)高速采集

  8)实时模式控制

  9)新型高速实时工业以太网

 

  7、微电网配电系统

  微电网保护装置是专门为微电网稳定运行设计的保护装置,具有孤网、并网保护模式(可根据系统指令自动实时切换)。

  微电网继电保护装置对微电网系统的发电、用电、储能设备提供必要的保护,接受微电网控制系统的统一控制以保证微电网的稳定、可靠运行。是电网控制系统的关键设备。

  1)孤网、并网模式转换功能

  2)SOE 记录功能

  可记录 35 条事件信息。

  3) 通信功能

  提供 RS485/232、以太网通信接口及多种标准通信规约。

 

  8、微电网能源与管理系统

  微电网能源管理系统覆盖微网发电、储能、能量转换、供配电及整体调度的各个环节,实现对微网全方位的监测监控管理,保障微网各环节安全可靠运行。

  研旭微电网监控系统是整个微电网软件系统的基础平台,通过对各回路智能设备的数据采集,实现对微电网系统运行状态的监视与控制。

  研旭微电网监控系统全面遵循国际标准,采用面向对象、组件化分层、分布设计思想。系统软件结构从逻辑上分为三层:

  数据接口层:数据接口专门用于数据采集和协议转换。

  数据处理层:包括实时数据库环境、事件服务器环境、计算环境、历史数据环境、校时服务器环境等。

  数据应用层:包括数据展现功能,如 HMI(人机界面)环境、报表、日志、曲线等,同时包含基于此数据开发的众多通用或扩展应用模块。

 

多能互补微电网开放式控制系统方案

 

多能互补微电网开放式控制系统方案

 

多能互补微电网开放式控制系统方案

 

  四、相关专利及实际案例

  1、新能源相关专利

 

多能互补微电网开放式控制系统方案

 

多能互补微电网开放式控制系统方案

 

  2、微电网项目案例

  合肥工业大学微电网能源管理系统

 

多能互补微电网开放式控制系统方案

 

多能互补微电网开放式控制系统方案

 

  兰州理工大学多能源互补控制系统

 

多能互补微电网开放式控制系统方案

 

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