[發明專利]一種兼顧非關鍵負載的電力彈簧系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201910378003.1
• 申請日: 2019-05-08
• 公開（公告）號: CN110212543B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 李勇;林錦杰;劉乾易;張靖;王紹陽;曹一家
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: H02J3/16
• 分類號: H02J3/16;H02J3/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種兼顧非關鍵負載的電力彈簧系統及其控制方法。本發明中的電力彈簧系統可以通過傳感器檢測非關鍵負載的狀態從而對電力彈簧的工作狀態進行切換，解決了當非關鍵負載未接入或出現故障時，電力彈簧無法運行的問題。同時，本發明針對電力彈簧系統中的非關鍵負載電壓可能超出其極限運行范圍這一問題，提出了一種既能抑制關鍵負載上電壓波動，又能夠在非關鍵負載超出極限運行范圍的情況下對其進行電壓調整的控制方法，使得系統在工作時，非關鍵負載不會因超出極限運行范圍而產生損壞或是無法正常工作的情況。

技術領域

本發明涉及電力電子裝置在電力系統中的應用領域，涉及一種兼顧非關鍵負載的電力彈簧系統。

背景技術

隨著新能源發電技術的不斷發展，風能等可再生能源接入電網的比例逐年增長。由于可再生能源所固有的間歇性和不確定性，使得其發電量難以預測。傳統電力系統的供需關系在面對高滲透可再生能源接入的情況下，可能會面臨電壓波動、閃變、諧波污染等電能質量問題，危及電力系統的安全穩定運行。尤其是對微電網，由于自身的調節能力受限，電壓波動會對給其他用電設備帶來不利的影響。尤其是一些對輸入電壓范圍有嚴格要求的精密設備，例如醫院的生命體征檢測設備等，其不穩定運行可能會帶來巨大的生命財產損失。電力彈簧的提出，能夠有效解決上述問題。根據負載對電壓的敏感程度，可以將負載分為關鍵負載與非關鍵負載。通過無功補償能夠實現對關鍵負載上的電壓波動進行抑制，并將波動轉移到非關鍵負載上，從而提高關鍵負載上的電能質量。

傳統的電力彈簧控制通過調節電力彈簧的輸出電壓可以實現無功補償，當電源電壓產生波動時穩定關鍵負載上的電壓，同時使電壓波動轉移到非關鍵負載上，從而實現提高關鍵負載上電能質量的目的。

傳統的方案不曾考慮過非關鍵負載發生故障或者未接入的情況，此時電力彈簧無法正常工作。同時，僅僅考慮到關鍵負載上的電能質量而忽略了非關鍵負載。盡管非關鍵負載允許的工作電壓范圍較廣，但也不能無限制地犧牲非關鍵負載，因此必須在非關鍵負載超出其電壓波動范圍的時候進行調節。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的上述缺陷，提出一種兼顧非關鍵負載的電力彈簧系統及其控制方法。一方面，本發明提出的一種兼顧非關鍵負載的電力彈簧系統及其控制方法在非關鍵負載未接入或者發生故障時，能夠通過控制開關，使得電力彈簧能夠繼續正常工作。另一方面，當關鍵負載上的電壓發生波動時，電力彈簧可以通過無功補償的方法對該電壓進行調節；同時可以根據非關鍵負載自身能夠接受的最大的電壓波動范圍，在非關鍵負載上的電壓超出該范圍的時候對其進行調節。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種兼顧非關鍵負載的電力彈簧系統，包括開關驅動電路、雙向直流電源V_DC、兩電平拓撲的單相受控電壓源型逆變器、用于濾除逆變器輸出電壓中高頻分量的LC低通濾波器；系統的具體連接關系如下：雙向直流電源V_DC、兩電平拓撲的單相受控電壓源型逆變器以及LC低通濾波器共同構成電力彈簧；網側電源V_G通過線路阻抗L₀與R₀連接到公共連接點PCC,電力彈簧通過濾波電容C與非關鍵負載Z_NCL串聯后同關鍵負載Z_CL并聯于公共連接點PCC；開關S2與濾波電容C串聯；S1作為旁路開關，可以對開關S2與濾波電容C串聯部分進行投切；開關S4與非關鍵負載Z_NCL串聯；開關S3作為旁路開關可以對開關S4與非關鍵負載Z_NCL串聯部分進行投切；逆變器中的控制器獲取傳感器信號決定工作狀態，并通過驅動電路驅動開關動作；在開關S2、S4閉合，開關S3斷開時通過控制旁路開關S1對電力彈簧進行投切；當未接入非關鍵負載或非關鍵負載發生故障時，開關S1、S2、S4均斷開，電力彈簧直接與關鍵負載并聯于公共連接點PCC以保證電力彈簧繼續正常工作；當電力彈簧部分發生故障時，電力彈簧退出工作，具體體現為非關鍵負載Z_NCL接入且未發生故障時，開關S1,S4閉合，開關S2,S3斷開，否則開關S1,S2,S3,S4均斷開。