一种光伏发电技术教学示范系统的制作方法
【专利摘要】一种光伏发电技术教学示范系统，其光伏阵列的输出连接汇流箱输入端，汇流箱的输出与第二开关(2)的输入端和第三开关(3)的输入端同时相连，第三开关(3)的输出与DC/DC变流器的输入端相连，DC/DC变流器的输出端与第一开关(1)的输入端以及蓄电池及电池管理系统单元相连，第一开关(1)的输入端与第二开关(2)的输出端及DC/AC变流器的输入端同时相连，DC/AC变流器的输出端与第四开关(4)的输入端相连；第四开关(4)的输出端与0.4kV交流母线并联；负载与第五开关(5)的输入端相连，第五开关(5)的输出端也与0.4kV交流母线并联；0.4kV交流母线与并离网转换开关的输入端相连，并离网转换开关的输出端与电网连接。
【专利说明】
一种光伏发电技术教学示范系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种光伏发电技术教学示范系统。
【背景技术】
[0002]光伏发电技术近年来在世界范围内获得了显著的发展，市场对光伏技术人才的需求越来越大，要求越来越高，与此同时部分高校纷纷组建了新能源技术有关的研究院所。为提高教学质量，培养学生对光伏发电技术的直观认识，这些院所大多都建立了自己的光伏发电教学示范系统。
[0003]由于光伏发电技术的教学人员缺乏实际项目的工程经验，在设计和建设光伏发电教学示范系统时往往只能参考甚至复制市场上已有的典型光伏并网和离网发电系统，如图1a和图1b所示。这种系统用于教学示范缺乏灵活性，光伏发电技术的综合展示效果欠佳，不利于学生全面认识和掌握光伏发电综合应用技术。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型提出一种光伏发电技术教学示范系统。该系统中利用切换开关的不同组合可灵活实现三种运行模式，不同的运行模式对应不同的光伏发电和储能应用系统，分别为光伏并网发电系统、光伏离网发电系统以及储能调峰系统。
[0005]本实用新型光伏发电技术教学示范系统由光伏阵列、汇流箱、DC/DC变流器、蓄电池及电池管理系统单元、DC/AC逆变器、负载、0.4kV交流母线、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关，以及并离网转换开关及电网组成。
[0006]所述光伏阵列的输出连接汇流箱的输入端，汇流箱的输出与第二开关的输入端和第三开关的输入端同时相连，第三开关的输出与DC/DC变流器的输入端相连，DC/DC变流器的输出端分别与第一开关的输入端以及蓄电池及电池管理系统单元相连，第一开关的输入端与第二开关的输出端及DC/AC变流器的输入端同时相连，DC/AC变流器的输出端与第四开关的输入端相连;第四开关的输出端与0.4kV交流母线并联。负载与第五开关的输入端相连，第五开关的输出端也与0.4kV交流母线并联。0.4kV交流母线与并离网转换开关的输入端相连，并离网转换开关的输出端与电网连接。
[0007]在不同的运行模式下，DC/AC逆变器发挥不同的作用。当处于运行模式1-光伏并网发电系统时，DC/AC逆变器作为光伏并网逆变器工作，以电流源方式将光伏发电送入负载和电网。当处于运行模式2-光伏离网发电系统时，DC/AC逆变器作为电压源逆变器工作，以电压源方式输出交流电压为负载供电。当处于运行模式3-调峰用储能系统时，DC/AC逆变器作为双向变流器工作，在电网负荷较大时将蓄电池的电力输出到负荷及电网，在电网负荷较小时向蓄电池充电。
[0008]本实用新型的效果:
[0009]I)本实用新型利用三个开关的不同组合方便实现三种运行模式的灵活切换，分别对应不同的光伏发电与储能应用系统，与图la、图1b所示的传统光伏发电系统相比，本实用新型不需要重复建设光伏阵列、汇流箱、DC/AC逆变器等设备，大大节省了建设成本。
[0010]2)本实用新型利用一台DC/AC逆变器在不同的运行模式下分别以光伏并网逆变器、离网电压源逆变器、储能双向变流器的形式运行，能够更加直观的展示光伏发电系统中这三款产品的异同一一相同的电力电子拓扑，不同的控制程序即可实现不同的功能，对学生了解和掌握光伏发电技术的本质有较大的帮助。
[0011]3)本实用新型的开关切换可以在老师指导下由学生自行操作，与传统的学生只能作为旁观者参观的封闭式教学示范系统相比，本实用新型具有较高的开放性，能够大大提高学生参与度。
【附图说明】
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[0012]图1a并网光伏发电系统，图1b离网光伏发电系统；
[0013]图2是新型光伏发电教学示范系统；
[0014]图3是模式1-光伏并网发电系统；
[0015]图4是模式2-光伏离网发电系统；
[0016]图5是模式3-调峰用储能系统。
【具体实施方式】
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[0017]以下结合附图和【具体实施方式】进一步说明本实用新型。
[0018]如图2所示，本实用新型光伏发电技术教学示范系统由光伏阵列、汇流箱、DC/DC变流器、蓄电池及电池管理系统单元、DC/AC逆变器、负载、0.4kV交流母线、第一开关1、第二开关2、第三开关3、第四开关4、第五开关5、并离网转换开关及电网组成。
[0019]所述光伏阵列的输出连接汇流箱输入端，汇流箱的输出与第二开关2的输入端和第三开关3的输入端同时相连，第三开关3的输出与DC/DC变流器的输入端相连，DC/DC变流器的输出端与第一开关I的输入端以及蓄电池及电池管理系统单元相连，第一开关I的输入端与第二开关2的输出端及DC/AC变流器的输入端同时相连，DC/AC变流器的输出端与第四开关4的输入端相连;第四开关4的输出端与0.4kV交流母线并联。负载与第五开关5的输入端相连，第五开关5的输出端也与0.4kV交流母线并联。0.4kV交流母线与并离网转换开关的输入端相连，并离网转换开关的输出端与电网连接。
[0020]在教学示范演示时，可以通过第一开关1、第二开关2、第三开关3及并离网转换开关不同的闭合与断开组合实现三种运行模式的自由切换:
[0021]I)模式1-光伏并网发电模式
[0022]如图3所示，第一开关I和第三开关3断开，DC/DC变流器停止运行，第二开关2、第四开关4、第五开关5及并离网转换开关闭合。此时光伏发电技术教学示范系统处于光伏并网发电模式，光伏阵列输出端与汇流箱输入端相连，汇流箱输出端与DC/AC逆变器输入端相连，DC/AC逆变器输出端通过第四开关4与0.4kV交流母线相连。工作时，DC/AC逆变器以最大功率跟踪方式运行，将光伏阵列输出的电能通过第五开关5送入负载，多余的电力通过并离网转换开关送入电网。
[0023]2)模式2-光伏离网发电模式
[0024]如图4所示，第二开关2和并离网转换开关断开，第一开关1、第三开关3、第四开关4和第五开关5闭合。此时教学示范系统处于光伏离网发电模式，光伏阵列输出端与汇流箱输入端相连，汇流箱输出端与DC/DC变流器输入端相连，DC/DC变流器输出端与DC/AC逆变器的输入端及蓄电池及电池管理系统单元的输入端相连，DC/AC逆变器的输出端通过第四开关4与0.4kV交流母线相连。工作时，DC/DC变流器以最大功率跟踪方式运行，为蓄电池充电，DC/AC逆变器以电压源方式运行，输出交流电压为负载供电。
[0025]3)模式3-调峰用储能系统
[0026]如图5所示，第二开关2和第三开关3断开，DC/DC变流器停止运行，第一开关1、第四开关4、第五开关5及并离网转换开关闭合。此时教学示范系统处于调峰用储能系统模式，光伏阵列、汇流箱及DC/DC变流器均不工作，DC/AC变流器以电流源形式将电网电力充给蓄电池及电池管理系统单元或将蓄电池电力输出给负荷及电网。工作时，当负载较大，则DC/AC变流器控制其电流为蓄电池放电，电力通过第四开关4输出，经过第五开关5提供给负载，当负载用不完时，电力经过并离网转换开关输送给电网；当负载较小，则DC/AC变流器控制其电流为蓄电池及电池管理系统单元充电，电网电力经过并离网转换开关后再经过第四开关4给进入DC/AC变流器，最终输入到蓄电池及电池管理系统单元。
【主权项】
1.一种光伏发电技术教学示范系统，其特征在于，所述的光伏发电技术教学示范系统由光伏阵列、汇流箱、DC/DC变流器、蓄电池及电池管理系统单元、DC/AC逆变器、负载、0.4kV交流母线、第一开关(I)、第二开关(2)、第三开关(3)、第四开关(4)、第五开关(5)、并离网转换开关及电网组成； 所述光伏阵列的输出连接汇流箱输入端，汇流箱的输出与第二开关(2)的输入端和第三开关(3)的输入端同时相连，第三开关(3)的输出与DC/DC变流器的输入端相连，DC/DC变流器的输出端与第一开关(I)的输入端以及蓄电池及电池管理系统单元相连，第一开关(I)的输入端与第二开关(2)的输出端及DC/AC变流器的输入端同时相连，DC/AC变流器的输出端与第四开关(4)的输入端相连;第四开关(4)的输出端与0.4kV交流母线并联;负载与第五开关(5)的输入端相连，第五开关(5)的输出端也与0.4kV交流母线并联;0.4kV交流母线与并离网转换开关的输入端相连，并离网转换开关的输出端与电网连接。2.按照权利要求1所述的光伏发电技术教学示范系统，其特征在于，所述的光伏发电技术教学示范系统通过第一开关(I)、第二开关(2)、第三开关(3)及并离网转换开关不同的闭合与断开组合实现以下三种运行模式的自由切换: 1)模式1-光伏并网发电模式 第一开关(I)和第三开关(3)断开，DC/DC变流器停止运行，第二开关(2)、第四开关(4)、第五开关(5)及并离网转换开关闭合，此时光伏发电技术教学示范系统处于光伏并网发电模式，光伏阵列输出端与汇流箱输入端相连，汇流箱输出端与DC/AC逆变器输入端相连，DC/AC逆变器输出端通过第四开关(4)与0.4kV交流母线相连;工作时，DC/AC逆变器以最大功率跟踪方式运行，将光伏阵列输出的电能通过第五开关(5)送入负载，多余的电力通过并离网转换开关送入电网； 2)模式2-光伏尚网发电模式 第二开关(2)和并离网转换开关断开，第一开关(I)、第三开关(3)、第四开关(4)和第五开关(5)闭合，此时教学示范系统处于光伏离网发电模式，光伏阵列输出端与汇流箱输入端相连，汇流箱输出端与DC/DC变流器输入端相连，DC/DC变流器输出端与DC/AC逆变器的输入端及蓄电池及电池管理系统单元相连，DC/AC逆变器的输出端通过第四开关(4)与0.4kV交流母线相连;工作时，DC/DC变流器以最大功率跟踪方式运行，为蓄电池充电，DC/AC逆变器以电压源方式运行，输出交流电压为负载供电； 3)模式3-调峰用储能系统 第二开关(2)和第三开关(3)断开，DC/DC变流器停止运行，第一开关(I)、第四开关(4)、第五开关(5)及并离网转换开关闭合，此时教学示范系统处于调峰用储能系统模式，光伏阵列、汇流箱及DC/DC变流器均不工作，DC/AC变流器以电流源形式将电网电力充给蓄电池及BMS单元，或将蓄电池的电力输出给负荷及电网；工作时，当负载较大，则DC/AC变流器控制其电流为蓄电池放电，电力通过第四开关(4)输出，经过第五开关(5)提供给负载，当负载用不完时，电力经过并离网转换开关输送给电网；当负载较小，则DC/AC变流器控制其电流为蓄电池及电池管理系统单元充电，电网电力经过并离网转换开关后再经过第四开关(4)给进入DC/AC变流器，最终输入到蓄电池及电池管理系统单元。
【文档编号】G09B23/18GK205582343SQ201520931781
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2015年11月20日
【发明人】付勋波, 许洪华
【申请人】北京科诺伟业科技股份有限公司