基于蓄电池储能的统一电能质量调节装置的制造方法

文档序号:8382998阅读:195来源:国知局
基于蓄电池储能的统一电能质量调节装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明为一种基于蓄电池储能的统一电能质量调节装置,涉及电网电能质量的优化和控制,属于电力自动化设备领域。
【背景技术】
[0002]现代社会的迅猛发展对电能质量提出了更高的要求,各地电力部门在电能质量方面面临重大挑战:雷击极易造成电压跌落或瞬时供电中断;大规模新能源发电并网运行极易引起供电电压波动;大规模电动汽车电池充电负荷将引起严重的电网谐波。因此,我们发明一种在低压配电系统用户区中切实可行的储能和补偿装置,以解决电压波动、瞬时电压中断、电力谐波等电能质量综合调节问题,同时对有功和无功功率协调控制,提高供电的可靠性和经济性。
[0003]目前,解决上述配电系统电能质量问题可以采用电能质量调节器(powerqualitycondit1ner,PQC),PQC 包括动态电压恢复器(dynamic voltage restorer,DVR)和配电静止同步补偿器(distribut1n static synchronous compensator,DSTATC0M)。DVR 串联接入配电网,在电网系统电压波动或停电故障期间,通过储能单元的能量吸收或释放,提供有功支持,以消除电压波动和短时供电中断对用户区馈线上负荷产生影响。DSTATC0M并联接入配电网,既可以对感性负载进行无功补偿,又可以吸收电动汽车充电产生的谐波,防止这些扰动通过低压配电网影响到其他用户。
[0004]在配电系统同时使用含DVR、DSTATC0M、蓄电池储能的统一潮流控制器的系统结构,不仅可以解决电压波动、瞬时电压中断、电力谐波等电能质量综合调节问题,还可以实现在同一个控制装置中同时对有功和无功功率协调控制,提高供电的可靠性和经济性。

【发明内容】

[0005]整个装置的核心从硬件上看,主要由3个模块构成,分别是DSTATC0M[1],DVR[2]以及双向DC / DC[3]。其中DSTATC0M[1]由一个全桥电路[4],3个滤波电感[5],一个三相变压器[6]组成。DSTATC0M[1]中的三相变压器[6]是并联接入电网[16]的,其主要工作是为电网[16]提供有功和无功电流,同时保证直流侧电容[7]的电压稳定,使DVR[2]有足够的能量补偿电网[16]电压,同时,当蓄电池[8]电量不足时,为蓄电池[8]充电。DVR[2]由一个全桥电路[9],3个滤波电感[10],3个单相变压器[11]组成,DVR[2]的变压器[11]是串接到电网[16]中的,其最主要的工作是,当电网[16]电压不稳定时能够通过3个变压器[11]串入一个电压源,从而保证用户端[15]的电压稳定。DVR[2]和DSTATC0M[1]的直流母线通过电容[7]相互连接,作为系统的能源缓冲。DSTATC0M[1]在电网[16]中的角色相当于电流源,能够发出一定的有功和无功电流供给电网[16],或者从电网[16]中吸收一定的有功和无功电流,从而改善电能质量。DVR[2]在电网[16]中的角色相当于电压源,其能够在电网[16]电压跌落时输出一定的电压,以保证用户端[15]电压稳定。双向DC /DC[3]由两个IGBT单管[12]和一个滤波电感[13]组成。双向DC / DC[3]通过连接一个蓄电池[8]和直流母线电容[7],使得蓄电池[8]和直流母线上的能源能够相互流动。蓄电池[8]作为系统的后备能源,当蓄电池[8]电量不足时,通过DSTATC0M[1]对蓄电池[8]进行充电,当系统需要发出有功能量时,通过DSTATC0M[1]或DVR[2]对蓄电池[8]进行放电。
[0006]整个系统使用DSP控制器[14]进行控制,DSP控制器[14]发出PWM对DSTATC0M全桥电路[4]、DVR全桥电路[2]、IGBT单管进行控制[12]。整个系统根据拓扑结构可以分为以下运行模式:DSTATC0M[1]单独运行;DSTATC0M[1]和DVR[2]协调运行;双向DC /DC[3]和DVR[2]协调运行;双向DC / DC[3]和DSTATC0M[1]协调运行;双向DC / DC[3]、DVR[2]和DSTATC0M[1]同时协调运行。DSTATC0M[1]单独运行时主要为电网[16]提供无功电流;DSTATC0M[1]和DVR[2]协调运行时,不但可以为电网提供无功电流,还能够稳定用户端[15]电压;双向DC / DC[3]和DVR[2]协调运行时主要是在电网断电时为用户提供电能;双向DC / DC[3]和DSTATC0M[1]协调运行时,主要为蓄电池[8]充电;双向DC / DC[3]、DVR[2]和DSTATC0M[1]同时运行时,将自动地在各个运行模式之间进行切换。
【附图说明】
[0007]图1基于蓄电池储能的统一电能质量调节器总体框图
[0008]图中:
[0009][1]DSTATC0M 系统
[0010][2] DVR 系统
[0011][3]双向 DC /DC
[0012][4] DSTATC0M 全桥电路
[0013][5] DSTATC0M 滤波电感
[0014][6]三相变压器
[0015][7]直流侧电容
[0016][8]蓄电池
[0017][9] DVR全桥电路
[0018][10] DVR 滤波电感
[0019][11]单相变压器
[0020][12] IGBT 单管
[0021][13]双向DC / DC滤波电感
[0022][14] DSP 控制器
[0023][15]用户端
[0024][16]电网。
【主权项】
1.一种基于蓄电池储能的统一电能质量调节器。其特征在于同时结合了DSTATCOM [I] ,DVR [2]以及双向DC / DC [3]三种拓扑结构的优点,对电网[16]电能质量进行调节,同时维持用户端[15]电压稳定。
2.根据权利要求1所述的统一电能质量调节器装置,其特征还在于该装置是基于蓄电池储能的,蓄电池[8]能够保证系统在电网[16]断电的情况下稳定运行,同时稳定用户端[15]电压。
3.根据权利要求2所述的统一电能质量调节器装置,其特征还在于该装置中蓄电池[8]和直流侧是通过双向DC / DC电路[3]连接的,这样使得系统能够对蓄电池组[8]进行充放电控制。
4.根据权利要求1所述的统一电能质量调节器装置,其特征还在于该装置具有多种运行模式:DSTATC0M[1]单独运行;DSTATC0M[1]和DVR[2]协调运行;双向DC / DC[3]和DVR [2]协调运行;双向 DC/DC[3] DSTATCOM [I]协调运行;双向 DC / DC [3], DVR [2]和DSTATCOM [I]同时协调运行。
5.根据权利要求4所述的统一电能质量调节器装置,其特征在于,当DSTATC0M[1]单独运行时,系统可以根据用户设置发出一定的无功功率供给电网[16]。
6.根据权利要求4所述的统一电能质量调节器装置,其特征在于,当DSTATC0M[1]和DVR[2]协调运行时,系统可以根据用户设置发出一定的无功功率供给电网[16],同时保持用户端[15]电压稳定。
7.根据权利要求4所述的统一电能质量调节器装置,其特征在于,当双向DCDC[3]和DVR[2]协调运行时,系统能够在电网断电的情况下为用户提供电能,保持用户端[15]电压稳定。
8.根据权利要求4所述的统一电能质量调节器装置,其特征在于,当双向DC/ DC[3]和DSTATC0M[1]协调运行时,系统能够给蓄电池[8]进行充电,同时也能根据用户设置发出一定的无功功率供给电网[16]。
9.根据权利要求4所述的统一电能质量调节器装置,其特征在于,当双向DC/ DC[3]、DVR[2]和DSTATC0M[1]同时协调运行时,系统能够自动地在各个模式之间进行切换。
【专利摘要】本发明公开了一种基于蓄电池储能的统一电能质量调节装置,使用含DVR[2]、DSTATCOM[1]、蓄电池[8]储能的统一潮流控制器的系统结构,同时结合了DSTATCOM[1]、DVR[2]以及双向DC/DC[3]三种拓扑结构的优点,对电网[16]电能质量进行调节,能够解决电压波动、瞬时电压中断、电力谐波等电能质量综合调节问题,还可以实现在同一个控制装置中同时对有功和无功功率协调控制,提高供电的可靠性和经济性。
【IPC分类】H02J3-28, H02J3-00, H02J3-18, H02J3-12
【公开号】CN104701838
【申请号】CN201310651646
【发明人】卢子广, 胡立坤, 蓝希清, 杨达亮, 曾宪金, 胡东, 朱绯, 赵刚
【申请人】广西大学
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2013年12月6日
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