專利名稱：組網(wǎng)功率補償控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種能源應(yīng)用中的電氣控制系統(tǒng)，尤其涉及一種以主電源供電組網(wǎng)為主，并輔以市電等補充電源實現(xiàn)低成本架構(gòu)、穩(wěn)定輸出負(fù)載驅(qū)動、能源高效利用的功率補償控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
可再生能源的大型離網(wǎng)系統(tǒng)本身無法完全滿足電能需要，必須依靠市電等其它穩(wěn)定互補的電源保證系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定工作。采用蓄電池對可再生能源進行儲能，能夠通過蓄電池電壓來判斷存儲能量盈余程度，在無法滿足負(fù)載需要的情況下可以切換到其它電源提供電能。如果簡單地取消蓄電池，將無法保證系統(tǒng)工作的可靠性，甚至無法使用。在由不穩(wěn)定的可再生能源提供電能的離網(wǎng)系統(tǒng)中，蓄電池一方面具有能源存儲的功能，另一方面也作為電能緩沖，提供了穩(wěn)定的電壓。但是由于蓄電池的初期投入和使用費用很高，離網(wǎng)系統(tǒng)的性價比非常低。在存儲能效方面，無論是蓄電池的充電還是放電，都會有所損耗。因此，蓄電池在可再生能源的大型離網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用中的取舍，便成為提升系統(tǒng)性價比的關(guān)鍵所在。故而降低蓄電池的配置直至取消蓄電池，是本領(lǐng)域技術(shù)人員致力于解決的技術(shù)問題。

實用新型內(nèi)容鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本實用新型的目的是提出一種組網(wǎng)功率補償控制系統(tǒng)，能夠在不依賴蓄電池作為緩沖的情況下，保證各種能源充分、高效輸出電能，并通過其它電源實時補足功率缺失的部分，保證系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和可靠性，實現(xiàn)高效能的能源供電離網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)。本實用新型上述目的，將通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)組網(wǎng)功率補償控制系統(tǒng)，包含主電源和補充電源，其特征在于所述主電源通過第一電子開關(guān)Ml與補充電源通過第二電子開關(guān)M2—并連接到濾波電路同一個輸入端；兩電子開關(guān)的驅(qū)動端分別連接至控制模塊，所述控制模塊分別向兩電子開關(guān)輸出具有相同頻率、180°相位差且占空比可調(diào)的PWM波；在所述主電源與第一電子開關(guān)Ml之間設(shè)有第一壓流傳感模塊Si，在所述濾波電路輸出端與輸出線路之間設(shè)有第二壓流傳感模塊S2，兩壓流傳感模塊的輸出均連至控制模塊。進一步優(yōu)化地，所述主電源的輸出端接設(shè)有一個電容Cl，且所述電容Cl的容量大于主電源在一個脈沖寬度下最大輸出能量。進一步優(yōu)化地，所述濾波電路的輸出端接設(shè)有一個用于緩沖負(fù)載功率變化的電容 C2。本實用新型上述目的，還可以通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)組網(wǎng)功率補償控制系統(tǒng)，涉及一個以上供電系統(tǒng)組網(wǎng)，所述供電組網(wǎng)的輸出線路上接設(shè)有一路以上相異或相同的負(fù)載4，其特征在于每一路所述負(fù)載&均通過權(quán)利要求1 所述的功率補償控制系統(tǒng)連接到可再生能源供電組網(wǎng)的輸出線路和補充電源線路上；所述功率補償控制系統(tǒng)對應(yīng)與其相連的負(fù)載&，分別包括自成一體的第一電子開關(guān)，第二電子開關(guān)，第一壓流傳感模塊，第二壓流傳感模塊及控制模塊，i取1至N中任一整數(shù)，N為負(fù)載路數(shù)。實施本實用新型的功率補償控制系統(tǒng)，其有益效果為該功率補償控制系統(tǒng)能最大限度地利用主電源提供的電能，通過控制模塊能自動根據(jù)負(fù)載情況，自動分配主電源滿足不同負(fù)載正常工作的需要，并能自動切換補充電源提供功率補償，提高了供電組網(wǎng)應(yīng)用的穩(wěn)定性。同時由于功率補償控制系統(tǒng)的構(gòu)建簡便性，為大型能源與負(fù)載的分布式組網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計提供了性能優(yōu)異的技術(shù)基礎(chǔ)。以下便結(jié)合實施例附圖，對本實用新型的具體實施方式
作進一步的詳述，以使本實用新型技術(shù)方案更易于理解、掌握。

圖1是本實用新型功率補償控制系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)框圖；圖2是圖1所示功率補償控制系統(tǒng)的PWM波復(fù)合示意圖；圖3是本實用新型功率補償控制系統(tǒng)在分布式組網(wǎng)中的應(yīng)用架構(gòu)示意圖。
具體實施方式
本實用新型為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計并提供了一種組網(wǎng)功率補償控制系統(tǒng)， 通過控制模塊能自動根據(jù)負(fù)載情況，自動分配主電源滿足不同負(fù)載正常工作的需要，并能自動切換補充電源提供功率補償，為組網(wǎng)應(yīng)用穩(wěn)定性提供了保障。實施例一如圖1所示的功率補償控制系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)框圖，概括地從原理來看本實用新型的技術(shù)方案組網(wǎng)功率補償控制系統(tǒng)，包含補充電源，和基于可再生能源的主電源，其區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的特點是該主電源通過第一電子開關(guān)Ml與補充電源通過第二電子開關(guān)M2 — 并連接到濾波電路同一個輸入端；兩電子開關(guān)的驅(qū)動端分別連接至控制模塊，該控制模塊分別向兩電子開關(guān)輸出具有相同頻率、180°相位差且占空比可調(diào)的PWM波；并且在該主電源與第一電子開關(guān)Ml之間設(shè)有第一壓流傳感模塊Si，在該濾波電路輸出端與輸出線路之間設(shè)有第二壓流傳感模塊S2，兩壓流傳感模塊用于檢測所在位置的電壓和電流，其輸出均連至控制模塊。作為控制模塊輸出PWM波寬度調(diào)制的參考基準(zhǔn)。作為上述技術(shù)方案的進一步優(yōu)化該主電源的輸出端接設(shè)有一個電容Cl，且電容 Cl的容量大于主電源在一個脈沖寬度下最大輸出能量；該濾波電路的輸出端接設(shè)有一個用于緩沖，應(yīng)對負(fù)載較大幅度功率變化的電容C2。電容C2的容量取決于負(fù)載可能的變化速度、PWM頻率以及控制器運算能力。C2的容量越大，越能應(yīng)對負(fù)載的快速變化；PWM的頻率越高、控制器的運算能力越強，C2的容量需求就越小。由于可再生能源需要被充分利用，因此該功率補償控制系統(tǒng)將以可再生能源的主電源作為主要的輸出線路向負(fù)載提供電能。而不足的部分則由補充電源部分進行補給。該可再生能源的形式包含太陽能光伏發(fā)電，風(fēng)能發(fā)電，水力發(fā)電和生物能發(fā)電中的一種或兩種以上組合。結(jié)合圖2所示的PWM波復(fù)合示意圖可見，該主電源和補充電源分別通過一個電子開關(guān)連接到濾波電路同一個輸入端，電子開關(guān)在控制模塊的控制下產(chǎn)生可調(diào)占空比的兩柱 PWM波，分別具有脈沖峰柱P1、P2。圖示可見主電源和補充電源各自輸出的PWM波具有相同的頻率，并具有180度的相位差。兩個PWM波相加后，得到一個功率為兩個PWM之和的新的PWM波，脈沖峰柱為P1+P2，再通過濾波成為直流后輸出。功率補償控制系統(tǒng)將最大限度地利用主電源所提供的電能，因此，第一電子開關(guān) Ml所控制產(chǎn)生PWM波的能量與主電源的最大輸出功率相同。通過在主電源接入端的一個大容量電容Cl，可以實現(xiàn)電能的積累和瞬間功率的提高。電容Cl的容量大于主電源在一個脈沖寬度下最大輸出能量。由于主電源是由太陽能或風(fēng)能等可再生能源提供，其輸出電壓受到輸出電流影響較大，輸出電壓也將產(chǎn)生波動。通過監(jiān)測第一壓流傳感模塊Sl點的電壓和電流，調(diào)整第一電子開關(guān)Ml的接通和關(guān)斷電壓，可以將主電源的輸出電壓調(diào)整在最大輸出功率值附近，同時可以產(chǎn)生具有最大利用率的PWM波。在主電源處于全功率狀態(tài)時，當(dāng)輸出電壓低于額定輸出電壓時，說明輸出功率不足以提供輸出線路上的負(fù)載所需要的功率，控制器將增大補充電源輸出占空比，從而提高補充電源的輸出功率，進一步提高輸出功率，直至S2電壓達到額定電壓。當(dāng)輸出電壓接近于額定輸出電壓時，說明輸出功率大于輸出線路上的負(fù)載所需要的功率，控制器將減小補充電源輸出占空比，從而降低補充電源的輸出功率，進一步降低輸出功率，直至S2電壓達到額定電壓。如果輸出線路負(fù)載的功率小于主電源能夠提供的功率，控制模塊關(guān)閉輔助電源， 并通過減少第一電子開關(guān)Ml所產(chǎn)生的PWM波的占空比，降低通過輸出線路輸出的功率，而多余的功率將由主電源外部線路上的其它設(shè)備所利用或吸收。實施例二 除上述基本實施例外，本實用新型功率補償控制系統(tǒng)還可以應(yīng)用于多種形式的可再生能源的組網(wǎng)供電系統(tǒng)中，沿主干線上支路的旁路安裝。其中可再生能源供電組網(wǎng)包含太陽能光伏發(fā)電，風(fēng)能發(fā)電，水力發(fā)電和生物能發(fā)電中的一種或兩種以上組合，且構(gòu)成所述供電組網(wǎng)的能源單體數(shù)量為兩個以上。如圖3所示，該組網(wǎng)功率補償控制系統(tǒng)，涉及一個以上可再生能源構(gòu)成的可再生能源供電組網(wǎng)(圖示中Al A4分別代表太陽能光伏發(fā)電，風(fēng)能發(fā)電，水力發(fā)電和生物能發(fā)電)，該可再生能源供電組網(wǎng)的輸出線路上接設(shè)有一路以上相異或相同負(fù)載&，其中每一路所述負(fù)載4均通過功率補償控制系統(tǒng)連接到可再生能源供電組網(wǎng)的輸出線路和經(jīng)交直流變換補充電源(本實施例中為輸出)線路上；該功率補償控制系統(tǒng)對應(yīng)與其相連的負(fù)載&， 分別包括自成一體的第一電子開關(guān)，第二電子開關(guān)，第一壓流傳感模塊，第二壓流傳感模塊及控制模塊，i取1至N中任一整數(shù)，N為負(fù)載路數(shù)。而功率補償控制系統(tǒng)中的多個控制模塊能夠自動根據(jù)負(fù)載的不同，通過輸出經(jīng)運算調(diào)制且占空比可調(diào)的PWM波，從主電源的輸出線路自動分配合適的功率到不同負(fù)載，并能保證分配的基本均衡，同時在不足的情況下從市電得到補充的功率。由于系統(tǒng)的構(gòu)建非常方便，主干線路上的線路阻抗能夠被自動適應(yīng)，不需要在系統(tǒng)設(shè)計時進行復(fù)雜的計算和配置，即可達到低線損的目標(biāo)適合于大型能源與負(fù)載的分布式組網(wǎng)系統(tǒng)。[0031]由此可見，本實用新型是支持大范圍分布式組網(wǎng)系統(tǒng)的主要技術(shù)，通過該項技術(shù)， 能夠?qū)崿F(xiàn)一種直流組網(wǎng)架構(gòu)，并且結(jié)構(gòu)簡單，自動平衡能力強，能夠減少電流流經(jīng)的線路， 從而降低線路損耗；對主干線路(主電源)的電壓波動適應(yīng)性強，負(fù)載電壓可調(diào)；能夠解決在不使用蓄電池的情況下，實現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，從而大幅降低使用成本。綜上結(jié)合實施例及其附圖的詳細(xì)描述，旨在加深對本實用新型創(chuàng)新實質(zhì)的理解， 并非以此限制本實用新型的權(quán)利要求保護范圍和多元化的實施方式。
權(quán)利要求1.組網(wǎng)功率補償控制系統(tǒng)，包含主電源和補充電源，其特征在于所述主電源通過第一電子開關(guān)Ml與補充電源通過第二電子開關(guān)M2—并連接到濾波電路同一個輸入端；兩電子開關(guān)的驅(qū)動端分別連接至控制模塊，所述控制模塊分別向兩電子開關(guān)輸出具有相同頻率、180°相位差且占空比可調(diào)的PWM波；在所述主電源與第一電子開關(guān)Ml之間設(shè)有第一壓流傳感模塊Si，在所述濾波電路輸出端與輸出線路之間設(shè)有第二壓流傳感模塊S2，兩壓流傳感模塊的輸出均連至控制模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組網(wǎng)功率補償控制系統(tǒng)，其特征在于所述主電源的輸出端接設(shè)有一個電容Cl，且所述電容Cl的容量大于主電源在一個脈沖寬度下最大輸出能量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組網(wǎng)功率補償控制系統(tǒng)，其特征在于所述濾波電路的輸出端接設(shè)有一個用于緩沖負(fù)載功率變化的電容C2。
4.組網(wǎng)功率補償控制系統(tǒng)，涉及一個以上能源構(gòu)成的供電組網(wǎng)，所述供電組網(wǎng)的輸出線路上接設(shè)有一路以上相異或相同的負(fù)載Zi,其特征在于每一路所述負(fù)載&均通過權(quán)利要求1所述的功率補償控制系統(tǒng)連接到主電源的輸出線路和補充電源線路上；所述功率補償控制系統(tǒng)對應(yīng)與其相連的負(fù)載&，分別包括自成一體的第一電子開關(guān)，第二電子開關(guān)，第一壓流傳感模塊，第二壓流傳感模塊及控制模塊，i取1至N中任一整數(shù)，N為負(fù)載路數(shù)。
專利摘要本實用新型揭示了一種組網(wǎng)功率補償控制系統(tǒng)，包含主電源和補充電源。其中該主電源通過第一電子開關(guān)，補充電源通過第二電子開關(guān)一并連接到濾波電路同一個輸入端；兩電子開關(guān)的驅(qū)動端分別連接至控制模塊；在主電源與第一電子開關(guān)M1之間設(shè)有第一壓流傳感模塊S1，在濾波電路輸出端與輸出線路之間設(shè)有第二壓流傳感模塊S2，兩壓流傳感模塊的輸出均連至控制模塊。通過控制模塊分別向兩電子開關(guān)輸出具有相同頻率、180°相位差且占空比可調(diào)的PWM波，使主電源在補充電源的配合下最大限度地輸出功率，并由此省卻了各種蓄電池的系統(tǒng)參與，極大地節(jié)省了能源供電組網(wǎng)的成本。
文檔編號H02J3/18GK202197107SQ20112028854
公開日2012年4月18日 申請日期2011年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月10日
發(fā)明者瞿磊 申請人:蘇州蓋婭智能科技有限公司