一種分布式電源接網(wǎng)控制裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種分布式電源接網(wǎng)控制裝置，該裝置包括電網(wǎng)公共接入點(diǎn)電壓檢測(cè)單元、三相變壓器、連接電抗器、串聯(lián)變流器、母線電容器、母線電壓檢測(cè)單元、并聯(lián)變流器、分布式電源電壓電流檢測(cè)單元、觸摸屏顯示單元、系統(tǒng)控制器。串聯(lián)變流器和并聯(lián)變流器通過復(fù)合母排與母線電容相連，串聯(lián)變流器輸出端和連接電抗器連接后與三相變壓器相連接。系統(tǒng)控制器單元采用DSP信號(hào)處理器。本實(shí)用新型能夠改善分布式電源的電能質(zhì)量、提高電力系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平。
【專利說明】一種分布式電源接網(wǎng)控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于電力【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種分布式電源接入電網(wǎng)的控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]由于我國(guó)常規(guī)能源供給的相對(duì)不足和環(huán)境保護(hù)要求的日益提高，可再生能源的開發(fā)和利用受到了廣泛的重視。我國(guó)為發(fā)展“低碳經(jīng)濟(jì)”提出了“節(jié)能減排”的約束性指標(biāo)，與之相適應(yīng)的分布式發(fā)電(distributed generat1n,DG)技術(shù)得到了國(guó)家的高度重視并得到了快速發(fā)展。分布式發(fā)電(DG)是指:為滿足特定用戶需要或支持現(xiàn)有配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，以分散式布置在用戶附近，發(fā)電功率為數(shù)千瓦到數(shù)十兆瓦不等的小型模塊式且與環(huán)境兼容的獨(dú)立電源。它是與傳統(tǒng)集中式供電模式完全不同的新型供電模式。發(fā)展分布式發(fā)電技術(shù)是發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)步的客觀要求。第一，發(fā)展分布式發(fā)電是提高能源利用效率的必然選擇。第二，推廣分布式發(fā)電是改善能源結(jié)構(gòu)的必然選擇，增加天然氣發(fā)電、煤層氣發(fā)電都需要分布式發(fā)電技術(shù)，提高可再生能源比例也需要分布式發(fā)電技術(shù)。第三，發(fā)展分布式能源發(fā)電是能源安全的必要保障。
[0003]分布式電源接入對(duì)配電系統(tǒng)的影響:
[0004]DG的接入使配電網(wǎng)中各支路的潮流不再是單向流動(dòng)，由于DG的接入會(huì)給整個(gè)電力系統(tǒng)帶來深刻的影響，又因?yàn)楦鞣N形式的DG技術(shù)本身仍需要進(jìn)一步研究和改進(jìn)，所以從DG與傳統(tǒng)電網(wǎng)連接的角度，針對(duì)含有DG的潮流分布、諧波含量、短路電流、電壓穩(wěn)定、電力調(diào)度、繼電保護(hù)等一系列課題需要進(jìn)行深入的研究。
[0005](I)對(duì)配電網(wǎng)潮流的影響。傳統(tǒng)配電網(wǎng)的形式為輻射形網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)潮流方向由電源端指向用戶端。當(dāng)配電網(wǎng)中接入DG時(shí)，系統(tǒng)潮流的大小和方向?qū)⑹艿紻G接入位置和容量等因素的影響。例如風(fēng)力發(fā)電機(jī)多為異步發(fā)電機(jī)，它的運(yùn)行需要電力系統(tǒng)提供無功，這樣就加重了電網(wǎng)的無功負(fù)荷，因此需要就近安裝無功補(bǔ)償裝置，這樣將對(duì)配電網(wǎng)的潮流分布產(chǎn)生不可忽視的重要影響。
[0006](2)對(duì)配電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響。當(dāng)配電網(wǎng)運(yùn)行在穩(wěn)態(tài)狀況時(shí)，其電壓沿潮流方向逐漸降低；一方面，當(dāng)DG接入配電網(wǎng)后，由于分布式電源出現(xiàn)在用戶端，穩(wěn)態(tài)電壓的分布規(guī)律將會(huì)改變。例如，由于風(fēng)電場(chǎng)多以異步發(fā)電機(jī)為主，當(dāng)其并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，將會(huì)引起系統(tǒng)無功的變化，從而影響整個(gè)系統(tǒng)電壓。另一方面，DG裝置包含電力電子器件，并以逆變方式接入配電網(wǎng)，還會(huì)引發(fā)電壓的閃變、波動(dòng)等電能質(zhì)量問題。為了解決這些問題，可以在DG附近增設(shè)濾波器等濾波裝置，從而降低系統(tǒng)諧波含量，提高系統(tǒng)電能質(zhì)量。
[0007](3)對(duì)配電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響。在傳統(tǒng)配電網(wǎng)中，系統(tǒng)線路發(fā)生故障時(shí)，短路電流為從電源端指向故障點(diǎn)的單向電流，又因?yàn)橹黟伨€上所安裝的保護(hù)裝置為無方向三段式過流保護(hù)裝置、反時(shí)限保護(hù)裝置、距離保護(hù)裝置的其中之一，另有重合閘裝置，所以必須實(shí)時(shí)監(jiān)控DG故障，當(dāng)DG故障時(shí)，必須能夠迅速切除DG，使其脫離電網(wǎng)，保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行。
[0008]如果在分布式電源并網(wǎng)之前，安裝分布式電源接網(wǎng)控制器(distributedgenerat1n connected control Ier-DGCC)將能夠在有效提高能源利用率和靈活性的同時(shí)，保證配電網(wǎng)系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，這正是目前DG大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵問題所在。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本實(shí)用新型的目的是克服分布式電源接入對(duì)配電網(wǎng)的不利影響，提供一種分布式電源接網(wǎng)控制裝置，它能夠補(bǔ)償電網(wǎng)所需的無功功率，且可進(jìn)行三相分別補(bǔ)償，使系統(tǒng)無功處于平衡狀態(tài)，保障電網(wǎng)各個(gè)部分穩(wěn)定運(yùn)行；而且該裝置還能夠抑制電壓波動(dòng)、閃變、諧波污染等電能質(zhì)量問題。
[0010]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0011]一種分布式電源接網(wǎng)控制器，包括電網(wǎng)公共接入點(diǎn)電壓檢測(cè)單元、三相變壓器、連接電抗器、串聯(lián)變流器、母線電容器、母線電壓檢測(cè)單元、并聯(lián)變流器、分布式電源電壓電流檢測(cè)單元、系統(tǒng)控制器，串聯(lián)變流器和并聯(lián)變流器通過復(fù)合母排與母線電容器相連接，串聯(lián)變流器輸出端與連接電抗器連接后再與三相變壓器相連接，所述的系統(tǒng)控制器采用DSP信號(hào)處理器；所述三相變壓器采用三相星形連接的方式；所述的串聯(lián)變流器采用電壓控制型逆變器；所述的分布式電源電壓電流檢測(cè)單元采集分布式電源的三相電壓及電流，三相電壓參數(shù)用于電網(wǎng)公共接入點(diǎn)的電壓補(bǔ)償，三相電流參數(shù)用于濾除分布式電源的諧波電流。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0013]I)并網(wǎng)電流諧波含量低:并網(wǎng)電流諧波含量符合國(guó)家電網(wǎng)公司關(guān)于分布式電源接入電網(wǎng)的技術(shù)規(guī)定。
[0014]2)能夠?qū)崟r(shí)跟蹤分布式電源電壓的諧波變化，自動(dòng)穩(wěn)定直流母線電壓，具有高度可控性和快速響應(yīng)性。
[0015]3)能夠穩(wěn)定電網(wǎng)公共接入點(diǎn)電壓，當(dāng)分布式電源電壓發(fā)生跌落時(shí)，也不會(huì)影響電網(wǎng)公共接入點(diǎn)的電壓幅值。
[0016]4)并網(wǎng)電流具有高度可控性，能夠保證并網(wǎng)功率因數(shù)大于0.98。
[0017]5)使用DSP高速數(shù)字處理器，具備標(biāo)準(zhǔn)通訊接口，以太網(wǎng)接口，標(biāo)準(zhǔn)MODBUS通訊協(xié)議。對(duì)于偏遠(yuǎn)的發(fā)電地區(qū)也可使用無線基站通訊方式，方便用戶進(jìn)行遠(yuǎn)程自動(dòng)化管理，可以配合電網(wǎng)公司的網(wǎng)絡(luò)管理，并實(shí)施快速靈活的調(diào)度，使電網(wǎng)潮流可控，大幅度提高電力系統(tǒng)的安全性和靈活性。
[0018]6)從穩(wěn)定直流母線電壓的角度出發(fā)；以控制并網(wǎng)功率因數(shù)和諧波含量為目標(biāo)，可避開檢測(cè)系統(tǒng)有功無功分量的復(fù)雜過程，簡(jiǎn)化了控制過程，提高了系統(tǒng)的可靠性和響應(yīng)速度，且易于實(shí)現(xiàn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是裝置結(jié)構(gòu)原理圖。
[0020]圖2是并聯(lián)變流器的控制原理圖。
[0021]圖3是串聯(lián)變流器的控制原理圖。
[0022]圖4是串聯(lián)變流器中某一相的控制原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例來詳細(xì)描述本實(shí)用新型的技術(shù)方案。[0024]參照?qǐng)D1，一種分布式電源接入電網(wǎng)控制裝置，該裝置包括電網(wǎng)公共接入點(diǎn)電壓檢測(cè)單元1、三相變壓器Tl、T2、T3、連接電抗器L1、L2、L3、串聯(lián)變流器2、母線電容器Cl、C2，母線電壓檢測(cè)單元7、并聯(lián)變流器3、分布式電源電壓電流檢測(cè)單元4、觸摸屏顯示單元5、系統(tǒng)控制器。串聯(lián)變流器2和并聯(lián)變流器3通過復(fù)合母排與母線電容器Cl、C2相連，串聯(lián)變流器2輸出端和連接電抗器L1、L2、L3連接后與三相變壓器Tl、T2、T3相連接。系統(tǒng)控制器單元采用DSP信號(hào)處理器。
[0025]其中，電網(wǎng)公共接入點(diǎn)電壓檢測(cè)單元1:用于采集電網(wǎng)公共接入點(diǎn)電壓信號(hào)Usys ；
[0026]串聯(lián)變流器單元2:根據(jù)計(jì)算出的補(bǔ)償電壓信號(hào)Uetri，在三相星形連接的變壓器T1、T2、T3副邊產(chǎn)生相應(yīng)的補(bǔ)償電壓，并反饋回電網(wǎng)的三相輸出電流Id ；
[0027]并聯(lián)變流器單元3:用于補(bǔ)償諧波電流，濾除分布式電源產(chǎn)生的諧波，同時(shí)穩(wěn)定母線電壓，其中補(bǔ)償電流的控制信號(hào)為1。&1，反饋回電網(wǎng)的變流器三相輸出電流為Ibl，該單元還有穩(wěn)定母線電壓的功能，反饋回電網(wǎng)的母線電壓為Udc ；
[0028]分布式電源電壓電流檢測(cè)單元4:用于實(shí)時(shí)采集分布式電源電壓電流數(shù)據(jù)，其中三相電壓為Uab。，三相電流為Iab。，并將其作為并聯(lián)變流器單元的控制依據(jù)；
[0029]觸摸屏顯示單元5:用于現(xiàn)場(chǎng)人機(jī)對(duì)話，實(shí)時(shí)顯示發(fā)電量和電能質(zhì)量等相關(guān)信息；
[0030]無線基站通訊單元6:用于偏遠(yuǎn)地區(qū)或無法接入互聯(lián)網(wǎng)的分布式發(fā)電裝置與電力公司控制室的通訊；
[0031]一種分布式電源接入控制裝置的控制方法分為并聯(lián)變流器部分和串聯(lián)變流器部分，分別包含以下步驟:
[0032]參照?qǐng)D2，對(duì)于并聯(lián)變流器部分包括以下步驟:
[0033]步驟1，對(duì)分布式電源的三相電壓信號(hào)進(jìn)行采集，分別為UA、UB、U。，然后將其傳送至數(shù)字鎖相環(huán)，得到與分布式電源三相電壓相位相同，幅值為I的正弦信號(hào)；
[0034]步驟2，將當(dāng)前母線電壓值Udc傳送至低通濾波器，將直流母線電壓的給定值設(shè)定在vMf，并將該值與經(jīng)過濾波的母線電壓值進(jìn)行比較求得差值，然后將差值傳送給PI調(diào)節(jié)器，然后再傳送至限幅環(huán)節(jié)；
[0035]步驟3，將步驟I中得到的正弦信號(hào)與步驟2中限幅環(huán)節(jié)的輸出值經(jīng)乘法器處理，再將經(jīng)乘法器處理后的輸出電流值與分布式電源三相電流IA、IB、Ic相減，得到并聯(lián)變流器
的三相電流指令/:、/,:、/;.，所述以上過程都是三相分別進(jìn)行的；
[0036]步驟4，將步驟3中得到的三相電流指令尤、I;、<傳送給三相電流滯環(huán)控制
器，生成三橋臂六脈沖的控制信號(hào)，所述三相電流滯環(huán)控制器能實(shí)時(shí)反饋三相輸出電流，并保證三相電流指令波形與反饋電流相等；
[0037]所述數(shù)字鎖相環(huán)將幅值為I的50Hz正弦波的全部數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為400個(gè)元素的正弦波數(shù)組，并將其保持在程序中，然后將輸入的電壓信號(hào)傳送給過零比較器得到方波信號(hào)，然后設(shè)定定時(shí)器，當(dāng)方波信號(hào)的上升沿到達(dá)時(shí)觸發(fā)定時(shí)器清零。當(dāng)控制程序訪問數(shù)字鎖相環(huán)時(shí)，鎖相環(huán)根據(jù)定時(shí)器的數(shù)值，取出正弦波數(shù)組中的對(duì)應(yīng)元素作為數(shù)字鎖相環(huán)的輸出。
[0038]參照?qǐng)D3，對(duì)于串聯(lián)變流器部分包括以下步驟:
[0039]步驟1，通過電網(wǎng)公共接入點(diǎn)三相電壓檢測(cè)單元I采集電網(wǎng)三相電壓信號(hào)UA、UB、
Uc；[0040]步驟2，通過分布式電源三相電壓電流檢測(cè)單元4采集分布式電源三相電壓信號(hào)
Uas、Ubs、Ucs ;
[0041]步驟3，用步驟I的電壓信號(hào)減去步驟2的電壓信號(hào)，得到電壓補(bǔ)償?shù)娜嚯妷褐噶睢?，
[0042]步驟4，為了便于說明，取串聯(lián)變流器中某一相進(jìn)行說明，參照?qǐng)D4，將步驟3中得到的三相電壓指令取其中一相的指令U*與三相變壓器輸出端的電壓進(jìn)行比較，并將比較的結(jié)果傳送至PI調(diào)節(jié)器，再經(jīng)過滯環(huán)控制器處理后得到變流器的控制脈沖，其它兩相的控制方法與上述方法相同；
[0043]以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的【具體實(shí)施方式】，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本實(shí)用新型披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可顯而易見地得到的技術(shù)方案的簡(jiǎn)單變化或等效替換均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種分布式電源接網(wǎng)控制裝置，其特征在于，包括電網(wǎng)公共接入點(diǎn)電壓檢測(cè)單元、三相變壓器、連接電抗器、串聯(lián)變流器、母線電容器、母線電壓檢測(cè)單元、并聯(lián)變流器、分布式電源電壓電流檢測(cè)單元、系統(tǒng)控制器，串聯(lián)變流器和并聯(lián)變流器通過復(fù)合母排與母線電容器相連接，串聯(lián)變流器輸出端與連接電抗器連接后再與三相變壓器相連接，所述的系統(tǒng)控制器采用DSP信號(hào)處理器；所述三相變壓器采用三相星形連接的方式；所述的串聯(lián)變流器采用電壓控制型逆變器；所述的分布式電源電壓電流檢測(cè)單元采集分布式電源的三相電壓及電流，三相電壓參數(shù)用于電網(wǎng)公共接入點(diǎn)的電壓補(bǔ)償，三相電流參數(shù)用于濾除分布式電源的諧波電流。
【文檔編號(hào)】H02J3/18GK203826981SQ201420067518
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年2月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月13日
【發(fā)明者】張玉良, 馬振庫, 孫國(guó)榮, 張津銘, 李雨林, 柳楊, 李檀, 關(guān)微, 張三勇, 董馮宇, 朱丹, 陳明非, 張瑞, 郭洪月, 呂海燕, 郭春祥 申請(qǐng)人:遼寧立德電力電子股份有限公司