[發(fā)明專利]一種新型能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110080286.5
• 申請日: 2011-03-31
• 公開（公告）號: CN102723725B
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉玉偉;王建俊;張榮;羅梅林
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市匯川技術(shù)股份有限公司
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司44217
• 代理人: 陸軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電網(wǎng)能量轉(zhuǎn)換領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種上下兩級電網(wǎng)間的能力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

微電網(wǎng)通常指由分布式電源、儲能裝置、能量轉(zhuǎn)換裝置、相關(guān)負荷和監(jiān)控、保護裝置匯集而成的小型發(fā)配電系統(tǒng)，是一個能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護和管理的自治系統(tǒng)。微電網(wǎng)既可以與外部電網(wǎng)并網(wǎng)運行，也可以孤立運行，是目前研究的熱點，美國能源部更是將微電網(wǎng)視為未來電力系統(tǒng)的三大基礎(chǔ)技術(shù)之一。

能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(PCS)是微電網(wǎng)和儲能電站的核心。如圖1所示，傳統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)14是一個支持能量雙向流動AC/DC變流器。正常狀態(tài)下，微電網(wǎng)12與大電網(wǎng)11直接相連，能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)14通過調(diào)節(jié)能量流向來給微電網(wǎng)補充能量或者將能量存入儲能設(shè)備15；大電網(wǎng)11發(fā)生故障時，開關(guān)13斷開，能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)14切換成電源模式，給微電網(wǎng)12供電。

傳統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)比較簡單，但大電網(wǎng)和微網(wǎng)之間沒有解耦，它的可靠運行依賴一個強健的大電網(wǎng)，在應(yīng)用上有很大的局限性。在一些偏遠山區(qū)或者海島上，大電網(wǎng)負荷能力比較差，傳統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)無法可靠組網(wǎng)。目前新能源電網(wǎng)恰恰集中比較偏遠的地區(qū)，大電網(wǎng)無法提供足夠的支撐，導致新能源用不掉，送不出。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)在大電網(wǎng)負荷能力較差時無法可靠組網(wǎng)的缺陷，提供一種新型能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種新型能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，包括輸入端連接到上一級電網(wǎng)的雙向整流器及輸出端連接到下一級電網(wǎng)的雙向逆變器，所述雙向整流器的輸出端和雙向逆變器的輸入端分別連接到直流母線，所述直流母線連接到儲能裝置，所述上一級電網(wǎng)包括市電或柴油發(fā)電機，所述下一級電網(wǎng)包括用戶負載和并網(wǎng)逆變器；

還包括輸入采樣單元及整流控制單元，所述輸入采樣單元用于采樣來自上一級電網(wǎng)的輸入電壓和輸入電流，所述整流控制單元根據(jù)從電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)獲取的功率指令調(diào)整雙向整流器以實現(xiàn)恒功率輸入；

還包括輸出采樣單元及逆變控制單元，所述輸出采樣單元用于采樣向下一級電網(wǎng)的輸出電壓、輸出電流及輸出電感電流，所述逆變控制單元通過采樣輸出電壓并與參考電壓進行比較，然后通過PI調(diào)節(jié)器，PI調(diào)節(jié)器輸出給內(nèi)環(huán)電流調(diào)節(jié)器，控制PWM輸出以實現(xiàn)對輸出電壓的恒壓控制。

在本發(fā)明所述的新型能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中，所述雙向整流器的輸入端經(jīng)由LC濾波電路連接到上一級電網(wǎng)。

本發(fā)明還提供一種新型能量轉(zhuǎn)換方法，包括以下步驟：

從電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)獲取功率指令，其中功率指令包括輸入功率為P；

判斷電網(wǎng)、自身容量和儲能裝置能量是否能滿足功率指令的需求，若滿足功率指令的需求時，整流器按功率指令進行工作，并將輸入功率控制為指令設(shè)定值P，同時通過雙向變壓器為下一級電網(wǎng)提供輸出電壓；若判斷自身容量和儲能裝置無法滿足功率指令的要求，則不響應(yīng)功率指令，所述上一級電網(wǎng)包括市電或柴油發(fā)電機，所述下一級電網(wǎng)包括用戶負載和并網(wǎng)逆變器；

在整流器按功率指令進行工作，并將輸入功率控制為指令設(shè)定值P的步驟中包括：通過電壓型逆變器采樣輸出電壓并與參考電壓進行比較，然后通過PI調(diào)節(jié)器，PI調(diào)節(jié)器輸出給內(nèi)環(huán)電流調(diào)節(jié)器，控制PWM輸出以實現(xiàn)對輸出電壓的控制。

在本發(fā)明所述的新型能量轉(zhuǎn)換方法中，在通過雙向整流器將來自上一級電網(wǎng)的三相交流電轉(zhuǎn)化為直流電輸入直流母線前，還包括使用LC濾波電路對上一級電網(wǎng)的三相交流電進行濾波。

本發(fā)明的新型能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)及方法，通過雙向整流器和雙向逆變器實現(xiàn)了上下級電網(wǎng)間的能量轉(zhuǎn)換，可為微電網(wǎng)提供“主干網(wǎng)”，使得微電網(wǎng)的構(gòu)建不必依賴于大電網(wǎng)的容量。本發(fā)明能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)使“主干網(wǎng)”不僅能滿足傳統(tǒng)負荷的用電需求，而且現(xiàn)有的風能變流器和光伏逆變器等裝置不需做任何更改即可并入。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中：

圖1是現(xiàn)有能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明新型能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖2中能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明新型能量轉(zhuǎn)換方法實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是整流器恒功率控制的示意圖；

圖6是逆變器恒壓控制的示意圖。

具體實施方式

為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖詳細說明本發(fā)明的具體實施方式。