專利名稱：一種基于太陽能與蓄電池混合儲能的靜止同步補(bǔ)償器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)靜止同步補(bǔ)償器(STATC0M——Static SynchronousCompensator)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于太陽能與蓄電池混合儲能的靜 止同步補(bǔ)償器系統(tǒng)。
(二)
背景技術(shù)：
靜止同步補(bǔ)償器在電力系統(tǒng)中可以實(shí)現(xiàn)快速平滑地吸收感性和容性無功功率 的目的，它具有起動無沖擊、調(diào)節(jié)連續(xù)、響應(yīng)快速、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，在調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓、 校正功率因數(shù)、平衡負(fù)荷、濾除諧波等方面均具有很大的優(yōu)勢，目前已成為競爭激烈的新 一代無功補(bǔ)償系統(tǒng)，是柔性交流輸電系統(tǒng)(FACTS——Flexible Alternative Current Transmission System)的重要組成部件之一。目前，常采用太陽能電池陣列收集太陽能并 轉(zhuǎn)化為電能，利用STATC0M向系統(tǒng)提供所需的有功功率。但單純用太陽能也有很多限制條 件，比如陽光不足、夜間運(yùn)行等。 為了得到更好的控制性能，延長事故情況下的支持時間，經(jīng)常需要STATC0M在一 段時間內(nèi)能夠向電力系統(tǒng)輸送有功功率。但STATCOM本身沒有能力控制有功功率。如果能 將其和儲能系統(tǒng)集成在一起，則可以同時控制有功功率流和無功功率流，從而提供更加靈 活和多樣的電能調(diào)節(jié)功能比。
(三)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種基于太陽能與蓄電池混合儲能的靜止同步補(bǔ)償器系 統(tǒng)，它可以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，將太陽能與蓄電池儲能技術(shù)進(jìn)行配合，既實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng) 負(fù)荷的峰谷特性的調(diào)節(jié)，又充分利用了新型能源。 本發(fā)明的技術(shù)方案一種基于太陽能與蓄電池混合儲能的靜止同步補(bǔ)償器系統(tǒng)， 包括電力系統(tǒng)，其特征在于它是由太陽能電池-蓄電池轉(zhuǎn)換單元和STATCOM裝置組成；其 中， 所說的太陽能電池-蓄電池轉(zhuǎn)換單元由功率計(jì)算模塊、功率分配模塊、太陽能電 池、蓄電池、電池開關(guān)模塊I和電池開關(guān)模塊II組成；其中所說的功率計(jì)算模塊的輸入端與 電力系統(tǒng)連接，計(jì)算所需有功功率，并將結(jié)果輸送到功率分配模塊；所說的功率分配模塊的 輸出端連接電池開關(guān)模塊I的輸入端和電池開關(guān)模塊II的輸入端；所說的電池開關(guān)模塊I 的輸出端連接太陽能電池；所說的電池開關(guān)模塊II的輸出端與蓄電池連接；所說的太陽能 電池的輸出端和蓄電池的輸出端與STATC0M裝置連接； 所說的STATC0M裝置包括級聯(lián)逆變器、功率驅(qū)動模塊、控制模塊及連接電感L組 成；所說的級聯(lián)逆變器的輸入端與功率驅(qū)動模塊的輸出端連接，其輸出端通過連接電感L 接入電力系統(tǒng)；所說的控制模塊的輸入端與電力系統(tǒng)連接，檢測系統(tǒng)所需無功功率信號及 有功功率信號，其輸出端與功率驅(qū)動模塊連接。 上述所說的級聯(lián)逆變器是門極可關(guān)斷級聯(lián)H橋三相電路，由功率驅(qū)動電路輸出觸發(fā)脈沖控制級聯(lián)H橋電路的導(dǎo)通或關(guān)斷。 本發(fā)明的工作原理(l)太陽能電池輸出給STATCOM的功率，它只能單向傳遞給 電力系統(tǒng)；太陽能電池輸出給蓄電池的功率，它只能單向傳遞給蓄電池。STATCOM的輸入 /輸出功率，它是雙向的，當(dāng)向電力系傳遞時為正值；當(dāng)電池儲能不足時由電力系統(tǒng)通過
STATC0M向蓄電池充電，為負(fù)值。蓄電池的充放電功率，它也是雙向的，當(dāng)向電力系統(tǒng)放電， 并與太陽能電池組發(fā)出的功率一起對電力系統(tǒng)進(jìn)行放電時為正值，充電時為負(fù)值。(2)太陽 能電池、蓄電池、STATCOM及電力系統(tǒng)之間功率的流動分配由功率計(jì)算模塊及功率分配模塊 決定。(3)功率驅(qū)動電路包括光電隔離電路和功率放大電路，分別由光電耦合器和功率放大 器組成；功率驅(qū)動電路將輸入的脈沖信號經(jīng)光電隔離、三極管進(jìn)行放大，提供給級聯(lián)H橋電 路單元的門極可關(guān)斷IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)，當(dāng)功率驅(qū)動電路接收 到的比較單元的輸入信號為1時，輸出觸發(fā)脈沖控制級聯(lián)H橋電路的導(dǎo)通；反之使其關(guān)斷， 從而實(shí)現(xiàn)了對級聯(lián)式逆變器的自動控制。(4)門極可關(guān)斷級聯(lián)H橋電路包括濾波系統(tǒng)、耦 合電容、單模塊的4個IGBT單元，N模塊共計(jì)扭N個IGBT單元，它們的控制信號來自功率 驅(qū)動電路。 本發(fā)明的優(yōu)越性在于①將儲能電池集成到STATC0M系統(tǒng)中，可以在4個象限內(nèi)穩(wěn) 定工作感性負(fù)載下電池充電、感性負(fù)載下電池放電、容性負(fù)載下電池充電和容性負(fù)載下電 池放電；②延長事故情況下的支持時間，從而提供更加靈活和多樣的電能調(diào)節(jié)功能比；③ 采用太陽能電池_蓄電池組合作為STATCOM的儲能系統(tǒng)，在配有太陽能電池的同時配有蓄 電池，以儲藏多余的能量，備陽光不足時使用，即充分利用了新型能源，又避免了單純用太 陽能的諸多限制條件，比如陽光不足、夜間運(yùn)行等。
(四)



圖l為本發(fā)明所涉
總體結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為本發(fā)明所涉
級聯(lián)逆變器的電路結(jié)構(gòu)圖。
圖3為本發(fā)明所涉 STATC0M裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本發(fā)明所涉 STATC0M裝置中功率驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5為本發(fā)明所涉一種基于太陽能與蓄電池混合儲能的靜止同步補(bǔ)償器系統(tǒng)的 太陽能電池-蓄電池電力系統(tǒng)能量流模圖的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
(五)
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一種基于太陽能與蓄電池混合儲能的靜止同步補(bǔ)償器系統(tǒng)(見圖1)，包 括電力系統(tǒng)，其特征在于它是由太陽能電池-蓄電池轉(zhuǎn)換單元和STATC0M裝置組成；其中，
所說的太陽能電池-蓄電池轉(zhuǎn)換單元(見圖2)由功率計(jì)算模塊、功率分配模塊、 太陽能電池、蓄電池、電池開關(guān)模塊I和電池開關(guān)模塊II組成；其中所說的功率計(jì)算模塊的 輸入端與電力系統(tǒng)連接，計(jì)算所需有功功率，并將結(jié)果輸送到功率分配模塊；所說的功率分
種基于太陽能與蓄電池混合儲能的靜止同步補(bǔ)償器系統(tǒng)的 種基于太陽能與蓄電池混合儲能的靜止同步補(bǔ)償器系統(tǒng)中 種基于太陽能與蓄電池混合儲能的靜止同步補(bǔ)償器系統(tǒng)中 種基于太陽能與蓄電池混合儲能的靜止同步補(bǔ)償器系統(tǒng)的配模塊的輸出端連接電池開關(guān)模塊I的輸入端和電池開關(guān)模塊II的輸入端；所說的電池開 關(guān)模塊I的輸出端連接太陽能電池；所說的電池開關(guān)模塊II的輸出端與蓄電池連接；所說 的太陽能電池的輸出端和蓄電池的輸出端與STATCOM裝置連接； 所說的STATCOM裝置(見圖3、圖4)包括級聯(lián)逆變器、功率驅(qū)動模塊、控制模塊 及連接電感L組成；所說的級聯(lián)逆變器的輸入端與功率驅(qū)動模塊的輸出端連接，其輸出端
通過連接電感L接入電力系統(tǒng)；所說的控制模塊的輸入端與電力系統(tǒng)連接，檢測系統(tǒng)所需
無功功率信號及有功功率信號，其輸出端與功率驅(qū)動模塊連接。 上述所說的級聯(lián)逆變器(見圖3)是門極可關(guān)斷級聯(lián)H橋三相電路，由功率驅(qū)動電 路輸出觸發(fā)脈沖控制級聯(lián)H橋電路的導(dǎo)通或關(guān)斷。
權(quán)利要求
一種基于太陽能與蓄電池混合儲能的靜止同步補(bǔ)償器系統(tǒng)，包括電力系統(tǒng)，其特征在于它是由太陽能電池-蓄電池轉(zhuǎn)換單元和STATCOM裝置組成；其中，所說的太陽能電池-蓄電池轉(zhuǎn)換單元由功率計(jì)算模塊、功率分配模塊、太陽能電池、蓄電池、電池開關(guān)模塊I和電池開關(guān)模塊II組成；其中所說的功率計(jì)算模塊的輸入端與電力系統(tǒng)連接，計(jì)算所需有功功率，并將結(jié)果輸送到功率分配模塊；所說的功率分配模塊的輸出端連接電池開關(guān)模塊I的輸入端和電池開關(guān)模塊II的輸入端；所說的電池開關(guān)模塊I的輸出端連接太陽能電池；所說的電池開關(guān)模塊II的輸出端與蓄電池連接；所說的太陽能電池的輸出端和蓄電池的輸出端與STATCOM裝置連接；所說的STATCOM裝置包括級聯(lián)逆變器、功率驅(qū)動模塊、控制模塊及連接電感L組成；所說的級聯(lián)逆變器的輸入端與功率驅(qū)動模塊的輸出端連接，其輸出端通過連接電感L接入電力系統(tǒng)；所說的控制模塊的輸入端與電力系統(tǒng)連接，檢測系統(tǒng)所需無功功率信號及有功功率信號，其輸出端與功率驅(qū)動模塊連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述一種基于太陽能與蓄電池混合儲能的靜止同步補(bǔ)償器系統(tǒng)，其特征在于所說的級聯(lián)逆變器是門極可關(guān)斷級聯(lián)H橋三相電路，由功率驅(qū)動電路輸出觸發(fā)脈沖控制級聯(lián)H橋電路的導(dǎo)通或關(guān)斷。
全文摘要
一種基于太陽能與蓄電池混合儲能的靜止同步補(bǔ)償器系統(tǒng)，它是由太陽能電池-蓄電池轉(zhuǎn)換單元和STATCOM裝置組成；且優(yōu)越性在于①可以在4個象限內(nèi)穩(wěn)定工作；②延長事故情況下的支持時間，從而提供更加靈活和多樣的電能調(diào)節(jié)功能比；③既充分利用了新型能源，又避免了單純用太陽能的諸多限制條件，比如陽光不足、夜間運(yùn)行等。
文檔編號H02J7/00GK101710708SQ20091022807
公開日2010年5月19日 申請日期2009年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月9日
發(fā)明者周雪松, 張書瑞, 李季, 楊海珊, 武磊, 許立瑾, 問虎龍, 馬幼捷 申請人:天津理工大學(xué)