基于滑動平均濾波的多儲能型太陽能充電站的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及多儲能型太陽能直流充電站系統，尤其涉及一種基于滑動平均濾波的多儲能型太陽能充電站。
【背景技術】
[0002]太陽能作為國家重點支持的可再生能源，具有清潔，分布范圍廣等優點，只要有光照的地方，均可建設光伏發電系統進行供電，有著礦物能源不可比擬的優越性，是最綠色、最環保也是目前最值得推廣應用的。
[0003]隨著電動汽車的普及和保有量的增加，電動汽車產業已經成為當前我國汽車產業發展新的增長點。雖然說電動汽車是清潔環保的，但實際只是轉移了污染，其所用的電還是通過大型火電廠的燒煤得到的，實際只是轉移了污染，而太陽能才是真正的清潔無污染能源。兩者的真正結合必將推動了電動汽車充電站與儲能電站的建設。
[0004]直流微電網是將多個分布式電源通過DC/DC直流變換器并聯在一起，形成直流母線。直流微電網能夠整合不同的新能源，尤其是太陽能，極好地適應了新能源的自然分布結構與分散的電力負荷需求，相比建造和升級傳統集中式大電網所需的投資要小很多。為了保證直流微電網的供電穩定和供電質量，以及供電壽命，需保證直流母線電壓的穩定，以及合理分配直流微電網中各儲能單元之間的能量分配，因此找到一種能夠快速有效地維穩直流母線電壓以及合理分配儲能能量的方法非常重要。
【發明內容】
[0005]本發明提供了一種基于滑動平均濾波的多儲能型太陽能充電站，其克服了【背景技術】中所述的現有技術的不足。
[0006]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0007]基于滑動平均濾波的多儲能型太陽能充電站，包括一直流母線、光伏發電單元、儲能單元、電容器、能量管理單元和充電負載，所述光伏發電單元通過第一單向DC/DC變換器連接于直流母線，所述儲能單元和電容器分別通過第一雙向DC/DC變換器和第二雙向DC/DC變換器連接于直流母線，所述充電負載通過第二單向DC/DC變換器連接于直流母線，所述能量管理單元包括主控模塊和設于該充電站系統的各單元中并對各單元的運行狀態進行監測的運行監測模塊，所述運行監測模塊與主控模塊通信連接并能將其采集、分析獲得的數據上傳至主控模塊，所述主控模塊根據該數據控制所述光伏發電單元、儲能單元、電容器按照設定的供電邏輯運行并保持母線電壓的穩定；
[0008]所述儲能單元與電容器之間通過滑動平均濾波法進行協調分配各自的儲能負荷，以保持直流母線電壓的穩定，設具有長度可調節的滑動平均濾波窗口 T，通過調節濾波窗口T的大小來調節滑動平均濾波的濾波效果；設直流母線上的負荷功率為PO，PO通過滑動平均濾波后得到的儲能單元的功率給定值為Pb，則電容器的功率給定值為Ps = PO-Pb ;
[0009]當獲得電容器的儲能負荷W大于設定值Wl時，認為電容器的儲能負荷偏高，此時，若儲能單元處于放電狀態時，則增大濾波窗口 T，若儲能單元處于充電狀態時，則減小濾波窗口 T;
[0010]當獲得電容器的儲能負荷W小于設定值WO時，認為電容器的儲能負荷偏低，此時，若儲能單元處于放電狀態時，則減小濾波窗口 T ;若儲能單元處于充電狀態時，則增大濾波窗口 T;
[0011]當獲得電容器的儲能負荷W大于設定值WO且小于設定值Wl時，認為電容器和儲能單元的儲能負荷配比合理，保持濾波窗口 T不變。
[0012]—實施例之中:儲能單元負荷的標準值Pb = IcAtP1，式中:Pb為儲能單元的功率給定值，k為補償系數，AtP1為濾波窗口 T的滑動平均函數；
[0013]當獲得電容器的儲能負荷W大于設定值Wl時，認為電容器的儲能負荷偏高，此時，若儲能單元處于放電狀態時，則降低儲能單元的功率給定值，即減小補償系數K，若儲能單元處于充電狀態時，則應增大儲能單元的功率給定值，即增大補償系數k ;
[0014]當獲得電容器的儲能負荷W小于設定值WO時，認為電容器的儲能負荷偏低，此時，若儲能單元處于放電狀態時，則增大儲能單元的功率給定值，即增大補償系數K，若儲能單元處于充電狀態時，則應減小儲能單元的功率給定值，即減小補償系數k ；
[0015]當獲得電容器的儲能負荷W大于設定值WO且小于設定值Wl時，則保持補償系數k不變。
[0016]通過補償系數k和濾波窗口 T的配合調整，實現直流母線上的負荷功率PO在儲能單元和電容器之間的合理分配。
[0017]一實施例之中:所述儲能單元為蓄電池。
[0018]—實施例之中:所述第一單向DC/DC變換器設有MPPT控制器。
[0019]—實施例之中:所述充電負載包括電動汽車。
[0020]本技術方案與【背景技術】相比，它具有如下優點:
[0021]1、本發明將直流母線上的負荷功率PO通過滑動平均濾波法分為平滑部分作為儲能單元的功率給定值Pb和波動高頻部分作為電容器的功率給定值Ps，由于儲能單元的負荷進出功率變化緩慢，因此承擔該平滑部分，電容器則承擔該波動高頻部分，通過調節該滑動平均濾波的濾波窗口 T來調節Pb和Ps之間配比，實現儲能負荷在電容器和儲能單元之間的科學合理分配，維持直流母線電壓的穩定，保證該充電站的供電質量以及延長儲能單元的使用壽命。
[0022]2、通過結合調節儲能單元的補償系數，進一步快速準確地對電容器和儲能單元之間的儲能負荷進行合理分配，維持直流母線電壓的穩定，保證該充電站系統的供電質量以及延長儲能單元的使用壽命。
【附圖說明】
[0023]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
[0024]圖1繪示了本發明所述的太陽能充電站的控制系統框圖。
[0025]圖2繪示了本發明所述的太陽能充電站的電路連接框圖。
[0026]圖3繪示了本發明所述的基于滑動平均濾波后儲能負荷的能量流向圖。
【具體實施方式】
[0027]請查閱圖1和圖2，基于滑動平均濾波的多儲能型太陽能充電站，它包括一直流母線10、光伏發電單元20、儲能單元30、電容器40、能量管理單元50和充電負載60，光伏發電單元20通過第一單向DC/DC變換器I連接于直流母線10，儲能單元30和電容器40分別通過第一雙向DC/DC變換器2和第二雙向DC/DC變換器3連接于直流母線10，充電負載60通過第二單向DC/DC變換器4連接于直流母線10，能量管理單元50包括主控模塊和設于該充電站系統的各單元中并對各單元的運行狀態進行監測的運行監測模塊，運行監測模塊與主控模塊通信連接并能將其采集、分析獲得的數據上傳至主控模塊，所述主控模塊根據該數據控制所述光伏發電單元20、儲能單元30、電容器40按照設定的供電邏輯運行并保持直流母線電壓的穩定。
[0028]本實施例中，所述儲能單元30為蓄電池。所述電容器40為超級電容器。所述充電負載60包括電動汽車。
[0029]該光伏發電單元10可以固定在屋頂、車棚和地面等。該光伏發電單元10包括太陽能電池板，太陽能電池板鋪設角度選擇朝南方向向下傾斜一定角度，傾斜角度一般在10-30度，具體角度可參照當地的瑋度確定，因地制宜。太陽能電池板可選擇多晶硅、單晶硅、非晶硅、各種薄膜、有機、染料敏化、鈣鈦礦、三五族、聚光型等類型。
[0030]該第一單向DC/DC變換器I設有MPPT控制器。通過MPPT控制器來實現光伏發電單元最大功率工作點的鉗位，能夠有效提高光伏發電單元20的能源轉換效率。
[0031 ] 該第一雙向DC/DC變換器2和第二雙向DC/DC變換器3是雙向Buck-Boost直流變換電路，是電流可反向的兩象限直流變換器，儲能單元30與電容器40之間可通過直流母線10雙向流動。
[0032]光伏發電單元20發出的電能具有隨機性和間歇性的特點，這種特點對于直流負載充電安全、穩定性、電能質量等多方面造成沖擊和影響。如果采用儲能單元30和電容器40相結合，即本實施例中采用蓄電池和超級電容器相結合的方式，而不是單一的蓄電池作為儲能裝置，這樣能夠使直流母線10的輸出功率更加平穩，降低對直流充電負載60的沖擊，是抑制間歇性電源發電功率間歇性和隨機性的有效手段。其中超級電容發揮其優勢，可以大幅度提高蓄電池和超級電容器的峰值功率輸出和輸入能力，降低