开源直流微电网实验平台

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开源直流微电网实验平台

发布时间: 2020-06-03 15:11

一、平台结构

二、单元定位

光伏发电单元：通过 DC/DC 升压变换器采用最大功率跟踪算法，可以使光伏组件在受外部光照变化影响下对最大程度地将太阳能转化为电能注入直流母线中，从而反映了直流光伏单元注入直流母线的发电功率变化的工况，构成了影响直流母线电压变化的外部注入能量；
风力发电单元：电机变频器驱动原动机来模拟风力变化，原动机的机械能经联轴器传递给发电机转为交流电能，考虑风力变化和电机电流谐波等因素，通过AC/DC变换器可进行电机控制，进而将风机所发电量转为直流电输至直流母线，从而反映了风力发电单元注入直流母线的发电功率变化的工况，构成了影响直流母线电压变化的风电能量；
电池储能单元：采用通用的锂电池系统来模拟电池的特性，同时由于要考虑电池的充放电特性，因而给双向 DC/DC 的低压侧控制电压进行了限制，从而可以在设计 DC/DC 所用控制器时，可以更为真实地考虑实际情况。另一方面，储能电池具有一定容量，因而可以反映储能电池为光伏系统在发电功率低时补偿能量的自身容量特性。结合双向 DC/DC 系统可使储能电池按照系统控制目标需求在进行充电和放电时，合理地设计电池低压侧的控制电压，从而使直流母线电压可以稳定在一个设定值，减小直流母线上光伏和风电系统对直流母线电压的影响。
超级电容单元：采用超级电容充放电的特性来满足直流母线对于电流变化的暂态需求，经过合理的直流母线电压控制及电池之间出力的协调，来为DC/DC升降压变换器设计合理的PWM。
直流电网单元：在实验室中，可以通过交流电网转为直流电网的方式来模拟直流电网，从而可以进行并离网切换研究，另外，开源可控的DC/AC可以进行直流母线电压的工况设计，当然也可以采用电网模拟电源来实现。
直流负载单元：在直流电网中，常见的负载类型包括阻性负载，同时也包括经过电力电子变换器连接的电动机及阻性负载等具有一定非线性特性的负载，而在严格控制下，这些负载表现为恒功率负载，反映为负阻抗特性。但这并不表示这些负载对直流功率的需求不会变动，而是在电压稳定时表现为一个稳态为常值但可变的电流源，而该种变化会引起直流母线电压的波动。
直流充电桩单元：由于电池为直流形式，直流充电桩是最为高效的充电方式，所用车载动力电池可以很好地模拟汽车的电池特性，从而可以进行充电甚至反向V2G的研究。