[發(fā)明專利]一種集成光伏的新型統(tǒng)一電能質量調(diào)節(jié)裝置及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711041431.2
• 申請日: 2017-10-30
• 公開（公告）號: CN107645166B
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發(fā)明（設計）人: 曲正偉;侯爍;王云靜;王寶娜
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: H02J3/12
• 分類號: H02J3/12;H02J3/01;H02J3/38
• 代理公司: 秦皇島一誠知識產(chǎn)權事務所(普通合伙) 13116
• 代理人: 李合印

一種集成光伏的新型統(tǒng)一電能質量調(diào)節(jié)裝置及其控制方法，裝置包括串聯(lián)變壓器，串聯(lián)變換器，并聯(lián)變換器，直流母線電容，boost變換器和光伏陣列。當電網(wǎng)電壓降低時，啟用復功率控制法，串聯(lián)變換器可以為負載提供有功功率和無功功率；當電網(wǎng)電壓正常時及電網(wǎng)電壓升高，串聯(lián)變換器工作在整流狀態(tài)，并聯(lián)變換器工作在逆變狀態(tài)，直流母線電容處于充電狀態(tài)；當電網(wǎng)電壓下降，串聯(lián)變換器隨電網(wǎng)電壓跌落程度加深而分別工作于整流狀態(tài)和逆變狀態(tài)，直流母線電容隨跌落程度加深而處于充電狀態(tài)和放電狀態(tài)，并聯(lián)變換器隨電網(wǎng)電壓跌落程度加深而分別工作于逆變狀態(tài)和整流狀態(tài)；電網(wǎng)電壓中斷時，光伏陣列通過boost變換器連接到直流母線向負載提供功率。

技術領域

本發(fā)明涉及電能質量治理領域，尤其涉及一種集成光伏的新型統(tǒng)一電能質量調(diào)節(jié)裝置及其控制方法。

背景技術

現(xiàn)今電力系統(tǒng)對可再生能源裝置的需求越來越多，特別是在低壓配電系統(tǒng)中。這是導致可再生能源系統(tǒng)的滲透率增加的原因。這些功率電子負載雖然能量效率高，但是將諧波電流注入到電網(wǎng)中，引起在公共耦合點(Point of Common Coupling，PCC)處的失真。此外，有些電力電子負載對電壓的干擾敏感，在弱分配系統(tǒng)中，由于清潔能源(如風能和太陽能)的間歇性，導致PCC電壓波動從而影響敏感的電力負載，例如可調(diào)速驅動器，照明系統(tǒng)等，這可能導致頻繁跳閘、誤操作，影響電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行以及帶來經(jīng)濟成本問題。

統(tǒng)一電能質量調(diào)節(jié)裝置(Unified Power Quality Conditioner，UPQC)可以實現(xiàn)負載電壓調(diào)節(jié)以及電網(wǎng)電能質量的改進，能夠解決PCC側電源質量問題。但常規(guī)UPQC的串聯(lián)變換器在額定電壓條件下處于空閑狀態(tài)。

綜上所述，有必要發(fā)明一種集成光伏的新型統(tǒng)一電能質量調(diào)節(jié)裝置，以解決現(xiàn)有電能質量以及統(tǒng)一電能質量調(diào)節(jié)方面存在的諸多問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術中存在的改善傳統(tǒng)UPQC串聯(lián)變換器利用率低、不能在電壓中斷時長時間供電的問題，本發(fā)明提供一種集成光伏的新型統(tǒng)一電能質量調(diào)節(jié)裝置及其控制方法。

為實現(xiàn)上述目標，本發(fā)明提供如下技術方案：

一種集成光伏的新型統(tǒng)一電能質量調(diào)節(jié)裝置，其組成器件包括：

串聯(lián)變壓器，一次側串聯(lián)于在電網(wǎng)與負載之間，二次側與串聯(lián)變換器相連，起到串接電網(wǎng)與串聯(lián)變換器以及隔離串、并聯(lián)變換器的功能；

串聯(lián)變換器，通過串聯(lián)變壓器接入電網(wǎng)遠離負載的一側，直流母線與其并聯(lián)；作為正弦電流源運行，能夠為負載提供有功功率與無功功率，通過控制串聯(lián)變換器，能夠實現(xiàn)控制供電主通道的電流值功能以及穩(wěn)定直流母線電壓；

并聯(lián)變換器，一端與串聯(lián)變換器共用直流母線，另一端與負載并聯(lián)；作為正弦電壓源運行，能夠為負載提供有功功率與無功功率，通過控制并聯(lián)變換器，能夠實現(xiàn)控制負載兩端的電壓值始終為給定的額定值；

直流母線電容，與串聯(lián)變換器和并聯(lián)變換器并聯(lián)；用于維持直流側電壓，補償負載無功功率；

boost變換器，用于連接光伏陣列與直流母線電容；由于光伏電池電壓較低通過將boost變換器向統(tǒng)一電能質量調(diào)節(jié)裝置提供功率，控制boost變換器能夠實現(xiàn)光伏電池恒壓輸入；

光伏電池陣列，經(jīng)boost變換器并聯(lián)于直流母線，光伏電池可以為負載提供一部分功率，以節(jié)省電網(wǎng)的能源；為保證串聯(lián)變換器的傳輸效率，其傳輸?shù)墓β试O計為不超過負載功率的30％；如果電網(wǎng)發(fā)生電壓中斷，可以通過并聯(lián)逆變器為負載提供所需的全部功率。

本發(fā)明一種集成光伏的新型統(tǒng)一電能質量調(diào)節(jié)裝置的工作過程如下：

1.當電網(wǎng)電壓降低時，啟用復功率控制法，串聯(lián)變換器可以為負載提供有功功率和無功功率，從而提高串聯(lián)變換器的利用效率；