一种基于光储技术的新型多功能故障限流系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于光储技术的新型多功能故障限流系统，其新型多功能故障限流器系统主要包括了光伏发电、蓄电池储能，PWM变流器和故障限流部分。光伏发电、蓄电池储能和PWM变流器共用直流母线，能量在三者之间交换。当电网电压发生跌落、抬升、三相不平衡的电压质量问题时，通过PWM变流器向电网提供补偿电压，同时在电网发生不同类型的短路故障时，系统通过控制故障限流部分将电感串入系统进行限流。一种基于光储技术的新型多功能故障限流系统可实现利用太阳能资源来稳定负载供电电压、提高供电质量、限制短路电流的目的。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于电力与新能源【技术领域】，涉及一种基于光储技术的新型多功能故 障限流系统。 一种基于光储技术的新型多功能故障限流系统
【背景技术】
[0002] 随着现代电力系统的不断发展与系统规模的不断扩大，系统的短路容量随之增 力口，导致故障情况下短路电流增大，对一次设备容量的要求越来越高。然而，一次侧设备制 造技术却没有取得令人欣喜的成果，致使这两者之间的矛盾不断突显。同时随着各种非线 性、冲击性和不平衡负载不断接入电网，引起电网电流、电压波形发生畸变，造成电网电压 跌落等电压质量问题，并由此给电力系统以及用户造成了大量的经济损失。
[0003] 现有的比较成熟的限流技术方案主要是在母线上串联电抗器或在线路上增加断 流设备。母线串联电抗仅能实现故障限流的功能，由于长期串接在电网内，耗费大量功率， 并且串联电抗的选取不能太大，导致限流效果不佳，同时也不能解决电压质量问题对电网 及用户的影响。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述技术问题，本实用新型公开了一种基于光储技术的新型多功能故障 限流系统，不但能实现电网短路限流功能，而且能解决电压暂升、暂降及三相不平衡问题等 电能质量问题。
[0005] 本实用新型的技术方案如下：
[0006] -种基于光储技术的新型多功能故障限流系统，本实用新型特征在于，将故障限 流系统连接PWM变流器，而PWM变流器又分别连接光伏发电系统、蓄电池储能系统；其中故 障限流系统由串联变压器，双向可控硅和电抗电容滤波器组成；光伏发电系统由光伏阵列 和boost升压电路组成；蓄电池储能系统由蓄电池组和buck/boost充放电电路组成；PWM 变流器由三相Η全控桥组成。
[0007] 本实用新型所述光伏发电系统的boost升压电路直流母线、蓄电池储能系统 buck/boost充放电电路直流母线与PWM变流器直流母线采用并联形式连接。
[0008] 本实用新型所述并联形式连接的直流母线，其储能平波电容采用电容串并联连接 实现，且电容采用电阻均压。
[0009] 本实用新型所述故障限流系统串联变压器二次侧采用星形接法，且星形中点连接 到直流母线电容中点。
[0010] 本实用新型所述的基于光储技术的新型多功能故障限流系统的控制方法，控制步 骤如下：
[0011] 〈1>检测光伏列阵的输出电压upv和输出电流IPV，计算MPPT控制器的输出电压参 考值 与光伏阵列实际值upv的偏差，经过PI调节器控制后进行调制，得到boost电路 的开关信号，从而控制光伏列阵的输出电压Upv实现MPPT跟踪；
[0012] 〈2>计算光伏列阵的输出功率Ppv和输入到PWM变流器功率Pin，当P pv>Pin时，蓄电 池工作再充电模式，k = 1 ;当Ppv〈Pin时，蓄电池工作在放电模式，k = -1 ;
[0013] 〈3>直流侧电压稳定标准值与实际值之差采用PI控制调节，调节后的指令作为 电流指令，实际电流为I bat，指令电流与klbat之差采用PI控制调节，经过调制后得到buck/ boost充放电电路的开关信号；
[0014] 〈4>捕获电压相位，生成所需要补偿到的各相电压的标准指令，根据标准指令与实 际电压的数值计算电压波动补偿指令；电压波动补偿指令与输出电压相减，经过定频滞环 比较器后得到该相桥臂的PWM信号；
[0015] 〈5>依据线路电流判断电网短路故障情况，当短路电流超过动作值时形成两路信 号：一路信号作为闭锁信号将故障相PWM变流器功率器件IGBT封锁；一路信号作为双向可 控硅的导通控制信号，将故障相双向可控硅导通；
[0016] 〈6>当短路故障消除后，先去除双向可控硅的导通信号，待可控硅关断后，恢复故 障相变流器的控制，去除其闭锁信号。
[0017] 本实用新型的有益效果：本实用新型提供的基于光储技术的新型多功故障限流系 统，其可以迅速抑制系统不同类型短路故障下的短路电流，保护电力系统与用户负荷的设 备；限流系统可补偿电压抬升、跌落和三相电压不平衡，提高电力系统供电可靠性、稳定性， 提高用户侧的供电电压质量；通过光储技术提供限流系统的直流侧电源，在电压补偿时将 转化后的太阳能能量送入电网，充分利用了清洁能源。本实用新型提供的基于光储技术的 新型多功故障限流系统，克服了传统限流系统功能单一、利用率低下的缺点，在新能源利用 与故障限流、电压质量补偿领域具有良好的发展前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 图1是基于光储技术的新型多功能故障限流系统的拓扑结构图；
[0019] 图2是基于光储技术的新型多功能故障限流系统控制原理图。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合附图和实施例进一步说明本实用新型的技术方案。
[0021] 一种基于光储技术的新型多功能故障限流系统，本实用新型将故障限流系统连接 PWM变流器，而PWM变流器又分别连接光伏发电系统、蓄电池储能系统；其中故障限流系统 由串联变压器，双向可控娃和电抗电容滤波器组成；光伏发电系统由光伏阵列和boost升 压电路组成；蓄电池储能系统由蓄电池组和buck/boost充放电电路组成；PWM变流器由三 相Η全控桥组成。
[0022] 本实用新型所述光伏发电系统的boost升压电路直流母线、蓄电池储能系统 buck/boost充放电电路直流母线与PWM变流器直流母线采用并联形式连接。
[0023] 本实用新型所述并联形式连接的直流母线，其储能平波电容采用电容串并联连接 实现，且电容采用电阻均压。
[0024] 本实用新型所述故障限流系统串联变压器二次侧采用星形接法，且星形中点连接 到直流母线电容中点。
[0025] 本实用新型所述的基于光储技术的新型多功能故障限流系统的控制方法，控制步 骤如下：
[0026] 〈1>检测光伏列阵的输出电压Upv和输出电流IPV，计算MPPT控制器的输出电压参 考值，与光伏阵列实际值U pv的偏差，经过PI调节器控制后进行调制，得到boost电路的 开关信号，从而控制光伏列阵的输出电压Upv实现MPPT跟踪；
[0027] 〈2>计算光伏列阵的输出功率Ppv和输入到PWM变流器功率Pin，当P pv>Pin时，蓄电 池工作再充电模式，k = 1 ;当Ppv〈Pin时，蓄电池工作在放电模式，k = -1 ;
[0028] 〈3>直流侧电压稳定标准值与实际值之差采用PI控制调节，调节后的指令作为 电流指令，实际电流为I bat，指令电流与klbat之差采用PI控制调节，经过调制后得到buck/ boost充放电电路的开关信号；
[0029] 〈4>捕获电压相位，生成所需要补偿到的各相电压的标准指令，根据标准指令与实 际电压的数值计算电压波动补偿指令；电压波动补偿指令与输出电压相减，经过定频滞环 比较器后得到该相桥臂的PWM信号；
[0030] 〈5>依据线路电流判断电网短路故障情况，当短路电流超过动作值时形成两路信 号：一路信号作为闭锁信号将故障相PWM变流器功率器件IGBT封锁；一路信号作为双向可 控硅的导通控制信号，将故障相双向可控硅导通；
[0031] 〈6>当短路故障消除后，先去除双向可控硅的导通信号，待可控硅关断后，恢复故 障相变流器的控制，去除其闭锁信号。
[0032] 以上所述，仅为本实用新型最佳实施方式，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本 实用新型披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入 本实用新型的保护范围内。
【权利要求】
1. 一种基于光储技术的新型多功能故障限流系统，其特征在于，将故障限流系统连接 PWM变流器，而PWM变流器又分别连接光伏发电系统、蓄电池储能系统；其中故障限流系统 由串联变压器，双向可控娃和电抗电容滤波器组成；光伏发电系统由光伏阵列和boost升 压电路组成；蓄电池储能系统由蓄电池组和buck/boost充放电电路组成；PWM变流器由三 相Η全控桥组成。
2. 根据权利要求1所述的一种基于光储技术的新型多功能故障限流系统，其特征在 于，所述光伏发电系统的boost升压电路直流母线、蓄电池储能系统buck/boost充放电电 路直流母线与PWM变流器直流母线采用并联形式连接。
3. 根据权利要求2所述的一种基于光储技术的新型多功能故障限流系统，其特征在 于，所述并联形式连接的直流母线，其储能平波电容采用电容串并联连接实现，且电容采用 电阻均压。
4. 根据权利要求1所述的一种基于光储技术的新型多功能故障限流系统，其特征在 于，所述故障限流系统串联变压器二次侧采用星形接法，且星形中点连接到直流母线电容 中点。
【文档编号】H02H9/02GK203911465SQ201420204216
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年4月24日 优先权日:2014年4月24日
【发明者】郭成, 魏承志, 李胜男, 姜飞, 涂春鸣, 帅智康, 徐志, 邢超 申请人:云南电力试验研究院（集团）有限公司电力研究院, 云南电网公司技术分公司