ΙΩΝΙΚΗ自治

12 10 月 2023

自主控制器微电网

自主潮流控制器，其总体概述已在 上一篇文章，涉及可再生能源产生的能源的优化管理，旨在最大限度地提高系统效率。更具体地说，控制器是微电网的一部分，其中能源的生产和消耗共存，其算法使用天气数据决定上述能源的利用。

更详细地介绍了作为电力生产者或消费者运行的系统的结构元件及其各自的电气特性，以及将开发和管理所有上述数据的设备（硬件）。最后，给出了系统开发所选择的控制器及其相应的特性。

电力生产者和消费者

待开发的混合动力系统由以下部分组成：

光伏板总功率41.04kW
小型5.00kW垂直轴风力发电机
配备 2.00kW 氢气发生器的水塔
铅酸储能电池（RES OPzS），总容量220.00kWh
配电网
安装用电负荷总功率10.00kW

其中一些元件充当电力生产者，一些充当消费者。

更具体地说，电力生产由以下因素产生：

α.太阳能板
β. 风力涡轮机
C。带氢气发生器的水塔系统
D. 配电网
e. 蓄能器（放电阶段）

因此，电力由以下项目消耗：

α. 安装荷载
β. e. 蓄能器（放电阶段）
γ. 钻孔（水塔注水阶段）

然后将详细介绍系统的所有部件及其技术和电气特性。

太阳能板

光伏电池板充当电力生产者。将安装的光伏系统总功率为41.04kW，由72块电池板组成，每块功率为570Wp。使用的电池板是单面、单晶、硅、72 电池。

光伏板通过吸收太阳辐射来发电。本质上，它是将太阳能转化为电能。光伏电池板产生的电流为直流电 (DC)，而一块电池板的标称开路电压等于 50.11V。

光伏系统将安装在地面上，电池板将放置在稳定的金属支架上。

三个450|200充电调节器将连接到光伏系统的输出，光伏输入电压高达450V，输出电流为200A。充电控制器将控制蓄电池的充电过程，并在确定蓄电池充满电时停止充电。同时，当确定其电压低于特定充电水平时，它们将允许自动重新启动电池充电过程。所有充电控制器的输出将连接到具有 48V DC 的 DC BUS 设备（DC BUS 48V将被安装。

风力涡轮机

风力涡轮机作为电力生产者。安装的风力发电机为垂直轴式，功率为5.00kW，放置在12.00m高的金属支柱上。

风力发电机产生的电流为交流电（AC），电压220V。输出电压为48V、输出电流为105A的充电调节器将连接到风力涡轮机的输出。充电调节器会控制电池的充电过程，并在发现电池充满电时停止充电。同时，当确定电池电压低于一定充电水平时，它将允许自动重新启动电池充电过程。此外，充电控制器将控制将风力涡轮机的多余能量转移到卸载负载。该充电控制器的输出也将连接到将安装的 DC BUS 48V。

水力发电机

氢气发生器充当电力生产者。将安装一个由水塔和2.00kW氢气发生器组成的系统。一台4.50kW的钻机将连接到同一系统，该系统将根据待开发系统的能源需求投入运行。氢气发生器产生的电流是交流电（AC），电压38V、75V、150V或200V（取决于型号）

输出电压为48V、输出电流为105A的48|105充电调节器将连接到氢气发生器的输出端。

充电调节器会控制电池的充电过程，并在发现电池充满电时停止充电。

充电调节器会控制电池的充电过程，并在发现电池充满电时停止充电。该充电控制器的输出也将连接到将安装的 DC BUS 48V。以下是氢气发生器电路的连接图以及将安装的充电调节器的技术和电气特性。

输出电压为48V、输出电流为105A的48|105充电调节器将连接到氢气发生器的输出端。充电调节器会控制电池的充电过程，并在发现电池充满电时停止充电。同时，当确定电池电压低于一定充电水平时，它将允许自动重新启动电池充电过程。该充电控制器的输出也将连接到将安装的 DC BUS 48V。以下是氢气发生器电路的连接图以及将安装的充电调节器的技术和电气特性。

储能电池

储能电池充当电力生产者（在放电阶段）和电力消耗者（在充电阶段）

在这两种情况下，电池电流均为直流 48V。

在此特定应用中，需要安装存储容量等于 220kWh 的蓄电池。他们将使用两个并联的 RES OPzS 铅酸电池阵列。

每个阵列将由24块2V电池组成，容量为2286AH。

电池组将连接到中央总线 (DC BUS 48V).

配电网

DEDDIE 网络的运行方式为 制片人 电力。市电电流为 三相交流 (AC)，电压 400V 和频率 50Hz.

DEDDIE 网络将连接到一个安排 BUS AC，如下所述。

消费负荷

安装荷载为 消费者 电力。在此特定应用中，消耗负载的总功率等于 10,00kW。负载分为以下三类：

临界负载 1,50kW：这些是需要连续不间断供电的负载（电脑、照明、电源插座）
正常负载 4,00kW：这些是安装的剩余负载（PC）
Fortío geótrisis – 钻孔负载 4,50kW：这是将连接到水塔-水轮发电机系统的钻孔，并将根据系统的能量需求在一定条件下投入运行。

下表显示了要设计的系统的所有元件及其相应的电气特性。

消费负荷

负载	功率 (kW)	类型 (3Φ/1Φ)
关键负载
PC 1	0.25	1Φ
PC 2	0.25	1Φ
PC 3	0.25	1Φ
照明	0.3	1Φ
变压器	0.45	1Φ
部分总数	1.5	1Φ
正常负载
PC 1	0.45	1Φ
PC 2	0.45	1Φ
PC 3	0.45	1Φ
PC 4	0.45	1Φ
PC 5	0.45	1Φ
PC 6	0.45	1Φ
PC 7	0.45	1Φ
PC 8	0.45	1Φ
PC 9	0.4	1Φ
部分总数	4	1Φ
钻井负荷
钻探	4.5	3Φ
部分总数	4.5	3Φ
总	10	3Φ

系统电气特性

系统元素	类型 (AC/DC)	输出电压 (V)	总功率 (kW)	容量 (kWh)
制片人
太阳能板	DC	50.11	7.4	–
风力涡轮机	AC	220	5	–
水力发电机	AC	38,00V 75,00V 150,00V ή 200,00V	2
累加器	DC	48	–	220
配电网	AC	400	–	–
消费者
累加器	DC	48	–	220
安装荷载	AC	400	10	–

消费者负载将连接到相同的布置 BUS AC DEDDIE 网络也将连接到该网络。

两条BUS之间 (AC BUS, DC BUS 48V) 将连接三个单相逆变器/充电器 15,00KW 每一个。逆变器将直流电转换为交流电，以便为装置的负载供电，同时在系统中央控制器认为有必要的情况下，逆变器将用于为蓄电池充电。逆变器的输出将连接到 AC BUS 将安装该装置以提供装置的负载。下面介绍了将安装的逆变器的技术和电气特性，以及与网络和安装负载相关的所有电路的连接图

值得注意的是，要开发的系统是可扩展的，可以连接任何附加设备，例如H/Z、氢气发生器、风力发电机、光伏发电等。

控制器系统性的

用于微电网控制的系统控制器是Raspberry Pi 4 Model B，它是Raspberry Pi计算机系列的最新产品。它是一个完整的单板计算系统，由中央处理单元（CPU）、集成图形处理器（GPU）、存储、RAM和输入/输出（GPIO）端口组成

具体来说，Raspberry Pi 4 Model B 由四核 ARM Cortex-A72 处理器、64 位架构和 1.5 GHz 频率组成。 RAM内存为LPDDR4类型，大小为4GB，这使得运行复杂的并行进程成为可能。它通过 USB-C 5V 和 3A 供电。此外，其网络可以通过以太网端口进行有线连接，也可以通过Wi-Fi进行无线连接。还可以通过蓝牙 5.0 进行数据传输。

关于系统中控制器的使用，Raspberry Pi 将通过电路板的继电器连接到装置的电气面板的继电器，并以这种方式发出命令来塑造能量流。

控制系统

该研究项目的目的是设计和开发一种设备（硬件），该设备将提供管理和分配上述生产者和消费者产生的所有能量流的能力。设备将接收以下数据作为输入：

气候数据 με πρόβλεψη 4-5 ημερών (ηλιοφάνεια, ταχύτητα ανέμου κλπ.)
消耗 批判的 负载
消耗 正常的 负载

通过接收此数据，设备将能够检查与其连接的所有组件，并执行分配以实现最大可能的性能。例如，如果在阳光明媚的日子里，房屋的光伏板正在发电，而电池没有充满电，设备就会做出选择。如果预计第二天的天气是多云，它就会给蓄电池充电，以便有储备，否则它将把多余的能量输送到电网。

所有输入数据都将输入计算机软件，该软件将从设备电路获取瞬时数据并决定能量流的各自方向。为了实现这一目标，我们将开发 Raspberry Pi 系列计算机的 Raspberry Pi B 型控制器。本质上，控制器将接受特定命令，通过这些命令打开或关闭开关触点（继电器），并控制系统所有元件（光伏、风力发电机、氢气发生器、蓄电池、DEDDIE 网络、消耗负载和任何其他可以连接的设备。