[發(fā)明專利]一種混合型直流電力系統(tǒng)電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210312334.3
• 申請(qǐng)日: 2012-08-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102832612A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-12-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陸繼明;韋甜柳;王丹;毛承雄
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J1/14
• 分類號(hào): H02J1/14;H02J1/02;H02J1/10
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 李智

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于直流電力系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種混合型直流電力系統(tǒng)電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器，用以實(shí)現(xiàn)直流電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量調(diào)節(jié)。

背景技術(shù)

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，交流電力系統(tǒng)的缺點(diǎn)及局限性日益突出。在交流輸電線路中，除了有導(dǎo)線的電阻損耗外還有交流感抗的損耗，線路損耗大，遠(yuǎn)距離輸電效率低。交流輸電線路中，任意一相發(fā)生永久性故障，必須全線停電，故障損失大。交流輸電必須同步運(yùn)行，交流系統(tǒng)并網(wǎng)還要考慮相位的一致性，控制復(fù)雜。在交流配電網(wǎng)絡(luò)中，交流輸電能力受到同步發(fā)電機(jī)間功角穩(wěn)定性問(wèn)題的限制，且隨著輸電距離的增大，同步機(jī)間的聯(lián)系電抗增大，電流的相位在交流輸電系統(tǒng)的兩端會(huì)產(chǎn)生顯著的相位差，穩(wěn)定性問(wèn)題更加突出，使得交流輸配電能力受到更大限制。

與交流電力系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的直流電力系統(tǒng)不存在穩(wěn)定性問(wèn)題，切換更加容易，運(yùn)行可靠性高；直流輸電時(shí)不會(huì)產(chǎn)生線路電容電流損耗，輸電效率高；輸送同樣的有功功率情況下，直流配電只有正負(fù)兩極兩根輸電線，無(wú)集膚效應(yīng)，導(dǎo)線截面利用充分，能節(jié)省線材、塔材及線路走廊，輸電容量大，輸送距離遠(yuǎn)；對(duì)絕緣介質(zhì)的絕緣強(qiáng)度要求比交流低，直流電纜絕緣介質(zhì)的投資少，適合海下電纜及城市配電網(wǎng)電纜輸電。采用直流電力系統(tǒng)后，將不再需要目前直流輸電技術(shù)的換流站，成本大幅度降低。直流輸電的兩條架空線通常采取相鄰布線，電流大小相同，方向相反，相距很近，產(chǎn)生的磁場(chǎng)幾乎可以完全抵消，具有環(huán)保優(yōu)勢(shì)。隨著大量分布式能源接入電力系統(tǒng)，直流電力系統(tǒng)更方便于分布式能源的接入。近年來(lái)用戶用電形式中含直流環(huán)節(jié)的電器增多，本質(zhì)上使用直流的電器增多，使用直流配電網(wǎng)之后，減少電能的變換過(guò)程，提高電能效率。預(yù)計(jì)在不久的將來(lái)，隨著直流技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展及完善，直流電力系統(tǒng)推廣勢(shì)在必行，將會(huì)在電力系統(tǒng)領(lǐng)域與交流電力系統(tǒng)并存甚至取代交流電力系統(tǒng)。

隨著社會(huì)的發(fā)展，現(xiàn)代用電設(shè)備對(duì)電能質(zhì)量以及供電可靠性提出了越來(lái)越高的要求。在交流電力系統(tǒng)中，人們已經(jīng)采取一系列FACTS裝置運(yùn)用于交流電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量調(diào)節(jié)與治理。但是目前的電能質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置均是針對(duì)于交流電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，很少有關(guān)于直流電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器方面的研究及發(fā)明。一旦直流電力系統(tǒng)投入使用，同樣不可避免地會(huì)遇到類似的電能質(zhì)量問(wèn)題，現(xiàn)有的電能質(zhì)量調(diào)節(jié)技術(shù)及裝置將基本上無(wú)法適應(yīng)直流電力系統(tǒng)的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出一種混合型直流電力系統(tǒng)電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器，實(shí)現(xiàn)直流電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量有效調(diào)節(jié)。

一種混合型直流電力系統(tǒng)電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器，包括：

電壓電流信號(hào)采集單元，其連接控制器，用于采集直流電力系統(tǒng)的母線電壓和電流信號(hào)，對(duì)該信號(hào)預(yù)處理后傳送給控制器；

控制器，其分別連接電壓電流信號(hào)采集單元、并聯(lián)型補(bǔ)償器、串聯(lián)型補(bǔ)償器和儲(chǔ)能單元，用于接收電壓電流信號(hào)采集單元的母線電壓和電流信號(hào)，對(duì)該信號(hào)進(jìn)行分析處理，產(chǎn)生相應(yīng)的控制指令并傳送給并聯(lián)型補(bǔ)償器、串聯(lián)型補(bǔ)償器和儲(chǔ)能單元；

用于進(jìn)行電流補(bǔ)償?shù)牟⒙?lián)型補(bǔ)償器，包括第一DC/DC雙向變換器和第一濾波單元；DC/DC雙向變換器，其分別連接控制器、直流儲(chǔ)能單元和第一濾波單元，用于接收控制器的控制指令，在該指令作用下控制自身開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)斷，從而將直流儲(chǔ)能單元輸出的直流電能調(diào)整為合適的補(bǔ)償電流輸出給電力系統(tǒng)，或者將電力系統(tǒng)多余的直流電能傳送給直流儲(chǔ)能單元；濾波單元，其一端的兩個(gè)端口與第一DC/DC雙向變換器串聯(lián)，另一端的兩個(gè)端口與直流母線并聯(lián)，用于對(duì)直流儲(chǔ)能單元通過(guò)DC/DC雙向變換器輸出的直流電流進(jìn)行濾波處理。

用于進(jìn)行電壓補(bǔ)償?shù)拇?lián)型補(bǔ)償器，包括第二DC/DC雙向變換和第二濾波單元器，其分別連接控制器、儲(chǔ)能單元和濾波單元，用于接收控制器的控制指令，在該指令作用下控制自身開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)斷從而將直流儲(chǔ)能單元輸出的直流電能調(diào)整為合適的補(bǔ)償電壓輸出給電力系統(tǒng)，或者將電力系統(tǒng)多余的直流電能傳送給儲(chǔ)能單元；濾波單元，其一端的兩個(gè)端口與第二DC/DC雙向變換器并聯(lián)，另一端的兩個(gè)端口與直流母線串聯(lián)，且在該兩串聯(lián)接入點(diǎn)并聯(lián)一個(gè)電容，用于對(duì)儲(chǔ)能單元通過(guò)DC/DC雙向變換器輸出的直流電壓進(jìn)行濾波處理。

儲(chǔ)能單元，其分別連接控制器、并聯(lián)型補(bǔ)償器的DC/DC雙向變換器和串聯(lián)型補(bǔ)償器的DC/DC雙向變換器，用于接收控制器的控制指令，在該指令控制下接收電力系統(tǒng)通過(guò)并聯(lián)型補(bǔ)償器和串聯(lián)型補(bǔ)償器輸出的直流電能或者通過(guò)并聯(lián)型補(bǔ)償器和串聯(lián)型補(bǔ)償器向電力系統(tǒng)提供的直流電能。

進(jìn)一步地，所述控制指令包括電流補(bǔ)償指令、諧波電流補(bǔ)償指令、電流快速注入指令、電流控制指令、電壓補(bǔ)償指令、諧波電壓補(bǔ)償指令和回路切斷指令。