基于间歇性新能源的在线稳压控制装置的制作方法

本实用新型涉及新能源电网运行管理技术领域，尤其涉及基于间歇性新能源的在线稳压控制装置。

背景技术：

现阶段，间歇性新能源的开发规划主要是根据风能、太阳能资源及建设条件确定的，并未充分考虑所在地区电力系统的运行特点和电网规划情况。根据《河南省风电中长期发展规划》(2013年-2020年)，到2020年，全省风电装机容量达到1100万千瓦。在间歇性新电源发展规划先行确定的情况下，从电网发展规划的角度，综合考虑间歇性新能源的随机性、波动性功率输出对电网的损耗、电压、短路电流、可靠性、稳定性的影响，计及地区电网结构的差异化实际，研究提升河南电网与间歇性新能源协调性的技术手段以实现规划新能源的全额消纳，基于能源效率量化评估电网消纳间歇性新能源的意义价值，积极探寻间歇性新能源与河南电网的协调发展路线具有重要现实意义。

评估地区电网接纳间歇性新能源的能力，需要对限制其接纳能力的因素进行综合考虑，从而得到间歇性新能源的接纳能力综合评估模型。限制地区电网间歇性新能源接纳能力的主要因素有：地区风能和太阳能资源情况、调峰约束、静态安全约束、静态电压稳定约束、暂态稳定性约束。基于并网控制技术，从间歇性新能源并网控制技术角度看，提升间歇性新能源消纳能力的方法有：风电场和光伏电站集群有功控制、大规模新能源基地的无功电压控制、计及大规模新能源的在线安全稳定预警与控制、新能源与常规电源的协调控制、新能源与储能的协调控制。

申请号为201310007240.X的专利公开一种间歇性大规模风电接入电网安全稳定性分析方法，包括步骤有：（1）确定电网安全稳定性影响因素；（2）选取影响因素；（3）设置参数，建模，并进行稳定性分析；（4）判断结果是否为稳定状态，是则进行步骤（5），否则返回步骤（3）修改参数后重新进行稳定性分析；（5）根据设置的参数和模型，将间歇性大规模风电接入电网。该发明充分考虑风电作为电源具有间歇性和难以调度的特性，系统分析风电场接入将对电网的正常运行带来不利的影响。克服了常规火电机组接入电网的安全稳定研究及考虑连续性，没有考虑间歇性的不足，为风力大规模并网发展提供了技术支撑。

申请号为201510559280.4的专利公开一种主动配电网下间歇性能源消纳监测系统，包括测量控制单元、4G无线通信网络和后台服务器，其中，测量控制单元包括负荷状态模块、开关状态模块、网络拓扑模块、无功补偿装置模块、DG模块、储能装置模块、嵌入式ARM；负荷状态模块、开关状态模块、网络拓扑模块、无功补偿装置模块、DG模块、储能装置模块分别通信连接到嵌入式ARM；嵌入式ARM与测量控制单元的无线通信模块通信连接，无线通信模块与4G无线通信网络通信连接，4G无线通信网络与后台服务器通信连接。该发明系统，采用预测和在线监测有效结合，解决了间歇性能源并网后电网将出现负荷峰谷差加大、电能质量变差、运行稳定性降低等问题。

申请号为201410720502.1的专利公开输配电领域的一种配电网间歇性接地故障检测方法，即检测出冲击电流后系统启动报警，配电网继续保持现有运行状态；如冲击电流始终存在则可判定并非间歇性接地故障，进行相应的常规保护跳闸，故障排除后返回正常状态；如冲击电流短期消失后且在一定时间内反复出现，可判定是间歇性接地故障，启动间歇性接地保护以保证故障不扩大；剩余的系统经检测正常则返回正常状态；如冲击电流消失且一定时间内并未多次出现或没出现，则判定是瞬时故障，系统返回正常状态。其技术效果是：避开了间歇性接地故障在传统速断保护和反时限保护中,阈值及时间难以整定，而难以捕捉到间歇性接地故障的问题，提高了配电网运行的可靠性，杜绝了因间歇性接地故障而造成的全站停电等重大事故。

针对间歇性新能源的特点，其供源端功率往往不稳定，而且负载端总是会不同程度地产生谐波，从而产生大量的谐波污染。这是制约电网接纳间歇性新能源能力的一大方面，所以急需一种可以在新能源电网上实现在线稳压控制的装置。

技术实现要素：

本实用新型提供了基于间歇性新能源的在线稳压控制装置，目的在于实现间歇性电网电压干扰信号的减弱与消除，并能及时监测并自我调整，提高大规模新能源在线安全稳定控制能力。

为实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案是：基于间歇性新能源的在线稳压控制装置,包括控制器以及分别与之连接的驱动器、滤波器和发生器，所述控制器包括控制芯片、数据寄存器和整流器，所述滤波器包括拱形滤波电路。

进一步地，所述控制芯片为单片机芯片，所述数据寄存器连接数据采集卡。

进一步地，所述整流器包括整流电路和逆变电路。

进一步地，所述驱动器包括脉冲发生器与脉冲输出器。

进一步地，所述拱形滤波电路包括一个电容器和两个电感器，所述电感器分别连接所述电容器的同一端，所述电感器为高阻抗。

进一步地，所述发生器为数模混合式，包括模拟谐波电流检测单元以及分别与所述模拟谐波电流检测单元连接的直流稳压单元、数字PWM发生单元。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型研究了间歇性新能源的特点，通过总结供源端功率不稳定及负载端谐波干扰大的产生原理，利用智能控制芯片的自动指令配合特定的拱形高阻抗滤波器的有效滤波，实现了间歇性电网电压干扰信号的减弱与消除，解决了是制约电网接纳间歇性新能源能力的一大难题，克服了传统稳压滤波装置电感量大、成本增加、装置体积增大、装置控制不易的缺点，采用装置电流与滤波器元件的配合调节，实现对电网谐波分量的间接控制，再配合电网的其他控制策略，可以大大提高电网系统的稳定性和动态性能，实现并能及时监测调整，提高大规模新能源在线安全稳定与控制能力。

附图说明

图1是本实用新型原理结构图。

图2是本实用新型的滤波电路图。

具体实施方式

实施例

如图1、图2所示，基于间歇性新能源的在线稳压控制装置,包括控制器1以及分别与之连接的驱动器2、滤波器3和发生器4，控制器1包括控制芯片5、数据寄存器6和整流器7，滤波器3包括拱形滤波电路。控制芯片5为单片机芯片，数据寄存器6连接数据采集卡8。整流器7包括整流电路和逆变电路。驱动器2包括脉冲发生器9与脉冲输出器10。拱形滤波电路包括一个电容器和两个电感器，电感器分别连接电容器的同一端，电感器为高阻抗。发生器4为数模混合式，包括模拟谐波电流检测单元11以及分别与模拟谐波电流检测单元11连接的直流稳压单元12、数字PWM发生单元13。

本实用新型的实现原理，就是快速检测间歇性新能源电网中容易造成电压干扰的谐波分量，进行滤波修正，并及时发生能实现有效控制的波形信号，起到较好的稳压控制效果。其中，控制器包括控制芯片、数据寄存器和整流器，主要是为了保证控制指令的有效传输，控制芯片可以选择STC单片机，系统控制方案简单，数据量小，可以做到最优的成本控制，包括两片E2PROM ，无需外扩指令存储器，只需与数据寄存器配合即可，模块简单可靠，整流器包括整流电路和逆变电路，分别起交流变换成直流、直流变换成交流的作用，可以起到有效的变流作用；STC单片机在实际使用时，需要考虑复位效果，单片机的RST引脚是复位信号的输入端，复位信号是高电平的时候才有效，其有效时间应持续24个震荡脉冲周期（即2个机器周期）以上；通常为了保证应用系统能够准确地复位，复位模块应使引脚RST脚保持10ms以上的高电平状态。只要RST保持高电平，单片机就会自动循环复位。当RST引脚从高电平状态转为低电平状态时，单片机退出复位状态，从程序存储器的0000H地址开始执行用户程序。电容C3和电阻R5组成上电复位模块。上电瞬间RST引脚获得高电平，随着电容C11的充电，RST引脚的高电平逐渐下降。只要高电平保持足够的时间，单片机就能完成复位。

驱动器可以为触发电路，是控制装置中功率开关元件通断的电路，包括脉冲输出器和脉冲发生器两部分，根据控制信号的要求，脉冲发生器产生一定频率，一定宽度或一定相位的脉冲，脉冲输出器将此脉冲的电平放大为适合装置中功率开关元件的驱动信号，本实用新型可采用相位控制式触发电路，以4个晶闸管构成触发电桥，连接电阻导向输出，实现不同相位的电流输出切换，电路还可以根据装置控制器相数分为单相、三相和多相相控触发电路。在多相相控触发电路中，各晶闸管，特别是同一相的一对晶闸管的触发滞后角的一致是非常重要的。如各晶闸管的触发电路移相通道相同，则触发滞后角相同。相控触发电路按移相通道还可分为单通道、三通道和多通道。单通道的相控触发电路的触发滞后角一致性好，三通道的次之，多通道的最差。

滤波器是消除电压谐波分量的核心，由于电感的调节优化不仅要改变自身结构，而且要改变布局的整体结构，而电容只需调节极板的长度与间隙即可，故而电路以电感为设计变量，以电容为调节变量，在设计时可以引入不同的电感排布结构，更好实现过滤效果；在实际使用时，需要先确定滤波电路的参数，对于典型并网装置，在不考虑电网谐波影响条件下,必须通过滤波电感衰减其输出电流中的开关频率谐波分量，随后考虑谐波影响，根据期望谐波电流幅值来确定滤波器中所需总电感量上限值，然后选取合适的电感量就可以获得对称的两个电感器参数值，电容器的值要考虑所选择的电容参数，既要对开关频率谐波电流有很好的分流作用，又要确保系统具有一定工作频带。以电网母线电压400V，开关频率设为2kHz，额定电流35A时为例，则电路中电容可取100µF,两个电感均可取0.1mH，这样使装置输出的电压电流波形，能有效衰减输出电流中的谐波分量，满足系统设计要求的同时降低滤波器电感取值,且不影响系统以负单位功率因数稳定运行。

发生器采用模拟和数字混合控制方式，包括模拟谐波电流检测单元、直流稳压单元及数字PWM发生单元，采用模拟电路检测谐波电流，系统响应速度快、实时性好，没有计算负载电流的基波和谐波所需的巨大的计算量，直流稳压单元与数字式PWM发生单元虽为常规技术，但其共同作用不仅能可靠产生PWM信号，同时容易实现死区控制和稳定保护的功能。模拟谐波电流检测单元，采用模拟芯片将负载电流中的基波分量和谐波分量分离后，实时检测出负载电流中的谐波分量；直流稳压单元采用电容稳压模式，以直流电容电压和三相电源相电压作为输入，调制后产生维持电容电压稳定所需要的有功电流；数字PWM发生单元产生PWM信号控制控制器产生补偿电流，数字PWM发生单元使用DSP, ARM或单片机实现，输出相应的PWM信号。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。