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这里设计的系统,光伏电池板的电压一般在150V到300V左右,储能蓄电池系统的电压一般在45V到65V左右。逆变器主要有4部分组成,两个BOOST升压DC/DC变换器,用来接两路独立的光伏发电,可以实现升压、MPPT等功能;一个双向DC/DC变换电路,采用DAB拓扑结构,可以实现升、降压和对于蓄电池的充放电,通过对电池的充放电兼顾稳定直流BUS电压等功能;一个单相逆变电路,采用H桥结构,可以实现逆变并网、离网、PQ可调节等功能。
1.2 家庭微电网系统架构
图2为一个家庭微电网的系统柜图。从图中系统可以看出,本文设计的家庭微电网系统可以接入分布式光伏发电和储能蓄电池,并且应用智能逆变器,可以实现并网运行模式和离网运行两种工作模式。在并网工作的时候,输出的有功功率和无功功率的大小可以接受上层的控制指令。双向计量装置可以实现对用户与电网之间功率交换进行双向计量[6]。
如果光伏发电的功率大于本地负载的用电功率,并且蓄电池的电量也充足的情况下,可以将多余的电量送到电网。在偏远山区或者电网不稳定的地区,可能出现电网故障或者电网不稳定的情况,此时系统可以断开并网开关,工作在独立模式,由光伏发电和蓄电池来提供电能,智能逆变器工作在电压源模式。
微电网监控系统和能量管理系统可以实现对系统中设备的监测与控制,根据具体目标和实际情况会加入能理管理策略在微电网的监控平台中[7]。LabVIEW以其入门简单,开发周期短,开发成本低等优点在中国得到了越来越多的应用[8],本文中监控系统采用LabVIEW软件开发。
智能逆变器通过485通讯线与数据采集卡连接,本地负载或者控制本地负载的开关与通过485通讯线与数据采集卡连接,能效管理系统直接与采集卡进行数据传输,最终实到对整个系统的综合管理。
图2 家庭微电网系统框图
结论
本文对家庭系统的构建给出了详细的说明,对于智能逆变器的组成和功能进行了介绍。在此基础上,通过对家庭用电电源和负荷的深入分析,得到数学模式。并且以数学模型的形式,给出了能效管理的控制策略。最后用Matlab/Simulink对实际数据进行仿真计算,验证了能量管理算法的正确性和可行性。
本文中为了不影响用户对负载的使用,对于负载没有进行管理,下一步工作可以进一步对负载进行分类,对于负载的工作功率大小和工作时段进行调节,实现更优化的能效管理策略。
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