專利名稱：一種微電網(wǎng)背景下的新型電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微電網(wǎng)電能質(zhì)量調(diào)節(jié)與治理領(lǐng)域，特別是一種微電網(wǎng)背景下的新型電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器。
背景技術(shù)：
隨著微電網(wǎng)在電網(wǎng)系統(tǒng)滲透率的不斷提高，電網(wǎng)將面臨由微電網(wǎng)分布式電源及非線性負(fù)載所引起的電能質(zhì)量問題。改善電能質(zhì)量的工程應(yīng)用中，由無源濾波器組和有源濾波器并聯(lián)組成的并聯(lián)混合型有源電力濾波器(hybrid active power fiIter,HAPF)有著廣泛的應(yīng)用。然而由于非線性負(fù)載的時(shí)變特性，HAPF時(shí)常處于低功率工作狀態(tài)，效率沒有得到充分發(fā)揮。加之微電網(wǎng)中分布式電源具有極強(qiáng)的間歇性和隨機(jī)性，分布式電源并網(wǎng)逆變器不能一直保持在額定輸出工況下，分布式電源并網(wǎng)逆變器的容量因子較低，導(dǎo)致逆變器輸出容量的浪費(fèi)。近年來，開發(fā)微電源并網(wǎng)逆變器的剩余容量來改善電網(wǎng)電能質(zhì)量的相關(guān)問題，開始得到人們的關(guān)注。2011年第6期的《Proceedings of the IEEE》中《Options forControl of Reactive Power by Distributed Photovoltaic Generator》一文指出光伏并網(wǎng)逆變器可以傳送無功功率，可以維持與大電網(wǎng)公共連接處的電壓穩(wěn)定，但存在逆變器輸出無功功率不受控的缺點(diǎn)；2011年第3期的《IEEE Transactions on Power Electronics))中((Enhanced Power Quality Control Strategy for Single-Phase Inverters inDistributed Generation System》一文研究了分布式發(fā)電系統(tǒng)中逆變器的諧波與無功補(bǔ)償功能的相關(guān)問題，達(dá)到了一定的效果，不足之處是逆變器需加設(shè)輸出限流裝置，否則存在著停止工作的風(fēng)險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種微電網(wǎng)背景下的新型電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器。它在原有并聯(lián)混合型有源電力濾波器的基礎(chǔ)上增加了分布式電源及儲(chǔ)能元件，采用一種改進(jìn)型id-1q復(fù)合指令電流檢測及合成實(shí)現(xiàn)方法，較好的實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多能的要求，該裝置在有效解決微電網(wǎng)諧波和無功電流補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)，也能較好實(shí)現(xiàn)分布式電源并網(wǎng)發(fā)電功能，達(dá)到了電能質(zhì)量治理成本上的最大程度節(jié)約。仿真與實(shí)驗(yàn)運(yùn)行數(shù)據(jù)表明，該設(shè)計(jì)方案有效、可靠。其原理與主要特征為:
本發(fā)明提出的微電網(wǎng)新型電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器由并網(wǎng)逆變器、控制單元、無源濾波器組、分布式電源及儲(chǔ)能單元組成，并網(wǎng)逆變器直流側(cè)與儲(chǔ)能單元及分布式電源相連，交流側(cè)通過電抗和電力電容器與電網(wǎng)相連，電抗和電力電容器將調(diào)諧至某固定次諧波，構(gòu)成單調(diào)諧無源L-C濾波器，其中，原有APF逆變器交流側(cè)輸出濾波電感被包含在單調(diào)諧無源L-C濾波器電感之中；裝置工作時(shí)，電網(wǎng)基波電壓均施加于并網(wǎng)逆變器交流側(cè)電力電容器上，無源濾波器組裝設(shè)在負(fù)載側(cè)，兩者共同實(shí)現(xiàn)諧波與無功就地補(bǔ)償，分布式電源通過并網(wǎng)逆變器與電網(wǎng)相連，實(shí)現(xiàn)分布式電源的并網(wǎng)發(fā)電；
微電網(wǎng)新型電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器的控制部分主要為并網(wǎng)發(fā)電有功指令電流、諧波及無功補(bǔ)償指令電流的計(jì)算以及兩者的合成運(yùn)算，本發(fā)明在三相電流經(jīng)過d、q坐標(biāo)變換、低通濾波器后的通路上加一個(gè)PI調(diào)節(jié)器，三相負(fù)載電流經(jīng)過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、低通濾波器和PI調(diào)節(jié)器
得到的直流分量為有功基波
是指由分布式電源輸出的實(shí)際電壓和計(jì)算出的最大功率點(diǎn)電壓經(jīng)過電壓調(diào)節(jié)之后得到的有功直流分量，微電網(wǎng)新型電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器復(fù)合控制指令電流經(jīng)以下算法合成
權(quán)利要求
1.一種微電網(wǎng)背景下的新型電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器，其主要特征在于:本發(fā)明提出的微電網(wǎng)新型電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器由并網(wǎng)逆變器、控制單元、無源濾波器組、分布式電源及儲(chǔ)能單元組成，并網(wǎng)逆變器直流側(cè)與儲(chǔ)能單元及分布式電源相連，交流側(cè)通過電抗和電力電容器與電網(wǎng)相連，電抗和電力電容器將調(diào)諧至某固定次諧波，構(gòu)成單調(diào)諧無源L-C濾波器，其中，原有APF逆變器交流側(cè)輸出濾波電感被包含在單調(diào)諧無源L-C濾波器電感之中；裝置工作時(shí)，電網(wǎng)基波電壓均施加于并網(wǎng)逆變器交流側(cè)電力電容器上，無源濾波器組裝設(shè)在負(fù)載側(cè)，兩者共同實(shí)現(xiàn)諧波與無功就地補(bǔ)償，分布式電源通過并網(wǎng)逆變器與電網(wǎng)相連，實(shí)現(xiàn)分布式電源的并網(wǎng)發(fā)電； 微電網(wǎng)新型電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器的控制部分主要為并網(wǎng)發(fā)電有功指令電流、諧波及無功補(bǔ)償指令電流的計(jì)算以及兩者的合成運(yùn)算，本發(fā)明在三相電流經(jīng)過d、q坐標(biāo)變換、低通濾波器后的通路上加一個(gè)PI調(diào)節(jié)器，三相負(fù)載電流經(jīng)過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、低通濾波器和PI調(diào)節(jié)器得到的直流分量為有功基波電流，算出諧波、無功補(bǔ)償電流；由分布式電源輸出的實(shí)際電壓和計(jì)算出的最大功率點(diǎn)電壓經(jīng)過電壓調(diào)節(jié)之后得到有功直流分量，進(jìn)而得到微電網(wǎng)新型電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器復(fù)合控制指令電流；微電網(wǎng)新型電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器把復(fù)合控制指令電流輸出到電網(wǎng)，既可以實(shí)現(xiàn)諧波治理及無功補(bǔ)償，又可以實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電功能，達(dá)到一機(jī)多能的效果，最大程度的節(jié)約電能質(zhì)量治理裝置的投入成本。
全文摘要
本發(fā)明針對(duì)微電網(wǎng)中的電能質(zhì)量治理問題，提出一種微電網(wǎng)背景下的新型電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器。它在原有并聯(lián)混合型有源電力濾波器的基礎(chǔ)上增加了分布式電源及儲(chǔ)能元件，采用一種改進(jìn)型id-iq復(fù)合指令電流檢測及合成實(shí)現(xiàn)方法，較好的實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多能的要求，該裝置在有效解決微電網(wǎng)諧波和無功電流補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)，也能較好實(shí)現(xiàn)分布式電源并網(wǎng)發(fā)電功能，達(dá)到了微電網(wǎng)電能質(zhì)量治理成本上的最大程度節(jié)約。仿真與實(shí)驗(yàn)運(yùn)行數(shù)據(jù)表明，該設(shè)計(jì)方案有效、可靠。
文檔編號(hào)H02J3/38GK103117553SQ20121034222
公開日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2012年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月17日
發(fā)明者李圣清, 李永安, 曾黎琳, 何政平 申請(qǐng)人:湖南工業(yè)大學(xué)