[發明專利]一種基于風電的前饋型電壓跌落浪涌補償裝置和方法

無效

• 申請號: 201410302715.2
• 申請日: 2014-06-27
• 公開（公告）號: CN104104108A
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發明（設計）人: 王坤;趙艷萍;戴明明;劉瑞;王奎紅;李志永
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網安徽省電力公司亳州供電公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 上海東信專利商標事務所(普通合伙) 31228
• 代理人: 楊丹莉;李丹

技術領域

本發明涉及一種電壓補償裝置和方法，尤其涉及一種基于風電的電壓補償裝置和方法。

背景技術

發達國家對電能質量水平的要求很高，電能質量問題不僅會給工業界帶來很大的經濟損失，如停工和再啟動導致生產成本增加，損壞反應靈敏設備，報廢半成品，降低產品質量，造成營銷困難而損害公司形象及和用戶的良好商業關系等，而且也會給醫療等重要用電部門的設備帶來危害，引起嚴重的生產和運行事故。美國電力研究院(EPRI)研究顯示,電能質量問題每年導致美國工業在數據，材料和生產力上的損失達300億美元(Electric?Power?Research?Institute,1999)；日本等發達國家對電能質量要求也很高。隨著我國高科技工業的迅速發展，對電能質量水平的要求越來越高，電壓跌落、浪涌是其中的主要問題，雖然電壓跌落、浪涌持續時間短，但是它會引起工業過程的中斷或停工，而所引起工業過程的停工期間遠遠大于事故的本身時間，因此所造成的損失很大。

傳統的方法，如電壓調節器并不能解決這些問題，而不間斷電源UPS裝置雖能解決這些問題，但是其成本和運行費用都極其昂貴。為了解決上述問題，國內外對動態電壓補償器開展了研究。相比于UPS，動態電壓補償器能有效解決電壓陷落的問題，但是，儲能問題一直困擾著動態電壓補償器的研究，雖然有人提出最小能量注入法等先進的方法，但是額外的儲能始終影響其進一步推廣、發展。

發明內容

本發明的目的之一是提供一種基于風電的前饋型電壓跌落浪涌補償裝置，其利用風能發電對電網中的電壓跌落浪涌進行補償，從而確保負荷電壓不發生變化，進而保護了負荷；同時，該裝置可利用風能發電為電網電能提供補充供給，從而不需要設置額外的儲能元件。

本發明的另一目的是提供一種采用上述基于風電的前饋型電壓跌落浪涌補償裝置進行電壓跌落浪涌補償的方法。

為了達到上述目的，本發明提供了一種基于風電的前饋型電壓跌落浪涌補償裝置，其包括：

風力發電機，其將風力轉化為交流電輸出；

整流單元，其交流輸入端與所述風力發電機的輸出端連接，將風力發電機輸出端輸出的交流電轉換為直流電輸出；

H橋逆變單元，其直流母線與所述整流單元的直流輸出端連接；

變壓器，其初級線圈與所述H橋逆變單元的輸出端連接，變壓器的次級線圈用于串接在電網中；

并網逆變器，其直流母線與所述整流單元的直流輸出端連接，并網逆變器的輸出端用于與電網連接；

直流chopper單元，其直流母線與所述整流單元的直流輸出端連接；

直流電流檢測裝置，其與整流單元的直流輸出端連接，以檢測整流單元輸出的電流；

直流電壓檢測裝置，其與整流單元的直流輸出端連接，以檢測整流單元輸出的電壓；

交流電壓檢測裝置，其用以與電網連接，以檢測電網的電壓；

控制器，其分別與所述直流電流檢測裝置、直流電壓檢測裝置、整流單元和風力發電機連接，所述控制器接收直流電流檢測裝置和直流電壓檢測裝置傳輸的直流電流值和直流電壓值，調節風力發電機的轉速以對整流單元進行最大功率跟蹤控制；所述控制器還與交流電壓檢測裝置、H橋逆變單元、并網逆變器和直流chopper單元連接，所述控制器根據交流電壓檢測裝置傳輸的交流電壓值判斷電網的工作狀態，以控制H橋逆變單元輸出交流電壓而對電網電壓跌落或浪涌進行補償，所述控制器還控制并網逆變器向電網注入電能，以及控制直流chopper單元釋放電能。

本發明所述的基于風電的前饋型電壓跌落浪涌補償裝置中，所述控制器可以是數字信號處理器、單片機、計算機等電子器件或智能設備；所述判斷電網的工作狀態包括檢測電網電壓Us是否正常，如是否有電壓跌落或浪涌。本發明所述的裝置對風力發電機產生的電能進行控制分配；控制器根據交流電壓檢測裝置輸出判斷電網的工作狀態；判斷電網的工作狀態正常時，控制器控制風力發電機產生的電能通過并網逆變器向電網注入；判斷電網發生電壓跌落時，控制風力發電機產生的電能通過H橋逆變單元以及變壓器快速輸出相應的補償電壓量，使得負載端的電壓保持不變，從而保護了負載，同時控制風力發電機產生的電能通過并網逆變器向電網注入；判斷電網發生電壓浪涌時，控制風力發電機產生的電能通過H橋逆變單元以及變壓器快速輸出相應的補償電壓量，使得負載端的電壓保持不變，從而保護了負載，同時利用直流Chopper單元釋放直流母線多余的能量，維持直流母線電壓的穩定；所述直流母線同時是H橋逆變單元、并網逆變器以及直流chopper單元的直流母線。