一種饋線互聯(lián)變流器的制造方法
【專利摘要】一種饋線互聯(lián)變流器，其第一受控電源（30）的一端通過(guò)隔離變壓器（14）分別與第一饋線單元電源（10）連接，另一端通過(guò)直流母線穩(wěn)壓電容（31）分別與第二受控電源（32）的直流母線和分布式發(fā)電或儲(chǔ)能單元（33）連接。第二受控電源（32）通過(guò)隔離變壓器（17）分別與第二饋線單元電源（20）連接。本發(fā)明通過(guò)對(duì)第一受控電源（30）、第二受控電源（32）、分布式發(fā)電單元或儲(chǔ)能單元（33）的控制，實(shí)現(xiàn)第一饋線單元（10）、第二饋線單元（20）、分布式發(fā)電單元或儲(chǔ)能單元（33）之間有功功率或無(wú)功功率的交互轉(zhuǎn)移，以提高第一饋線單元（10）和第二饋線單元（20）的電能質(zhì)量。
【專利說(shuō)明】一種饋線互聯(lián)變流器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種用于多饋線互聯(lián)的變流器裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人類對(duì)能源需求的日益增加，化石能源的儲(chǔ)量正日趨枯竭。面對(duì)能源緊張的嚴(yán)峻形勢(shì)，目前世界能源產(chǎn)業(yè)面臨亟待解決的幾個(gè)問(wèn)題是:合理調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高能源利用效率，改善能源產(chǎn)業(yè)的安全性，解決環(huán)境污染問(wèn)題。對(duì)電力工業(yè)來(lái)說(shuō)，單一的集中發(fā)電、遠(yuǎn)距離輸電的大型互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)解決上述問(wèn)題存在困難，加之各國(guó)對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視以及現(xiàn)行電力系統(tǒng)的一些弊端，一些發(fā)達(dá)國(guó)家(如美國(guó)、日本、德國(guó))和一些發(fā)展中國(guó)家開(kāi)始研究并應(yīng)用一次新能源結(jié)合高效、經(jīng)濟(jì)的新型電力技術(shù)——分布式發(fā)電技術(shù)DG(Distributed Generation)。分布式發(fā)電在提高供電安全性、改善能源利用效率、解決環(huán)境污染等方面可以做出突出貢獻(xiàn)，因此，公共電網(wǎng)與分布式發(fā)電技術(shù)合理結(jié)合，被全球能源和電力專家認(rèn)為是投資少、能耗低、可靠性高的能量供應(yīng)系統(tǒng)，將成為21世紀(jì)電力工業(yè)發(fā)展的方向。
[0003]隨著分布式發(fā)電技術(shù)的迅速發(fā)展，當(dāng)大量的分布式電源接入配電網(wǎng)后，傳統(tǒng)輻射狀無(wú)源配電網(wǎng)絡(luò)將變?yōu)橐粋€(gè)遍布中小型電源和負(fù)荷的有源網(wǎng)絡(luò)，潮流也不再單向地從變電站母線流向各負(fù)荷。配電網(wǎng)根本性的變化將使公共電網(wǎng)各種保護(hù)定值與機(jī)理發(fā)生深刻變化，同時(shí)分布式電源的并網(wǎng)運(yùn)行可能會(huì)引起電網(wǎng)電壓和頻率偏移、電壓波動(dòng)和閃變等電能質(zhì)量問(wèn)題，給電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行帶來(lái)很大的威脅。含分布式發(fā)電的配電網(wǎng)面臨著雙重挑戰(zhàn)，分布式發(fā)電的大量接入與電動(dòng)汽車需求的快速增加。這兩種變化導(dǎo)致饋線和變壓器上峰值電流增加、配電網(wǎng)電壓質(zhì)量下降。由于分布式發(fā)電和負(fù)荷的增加，特別是同一條饋線負(fù)荷發(fā)生巨大變化，分布式發(fā)電輸出尖峰也快速連續(xù)變化時(shí)，用傳統(tǒng)方法緩解這些問(wèn)題變得更加困難?？稍偕茉纯傮w出力的波動(dòng)特性導(dǎo)致其發(fā)電具有不可預(yù)測(cè)性，這對(duì)發(fā)電與輸配電協(xié)調(diào)來(lái)說(shuō)是一個(gè)問(wèn)題。尤其是含有風(fēng)能和光伏發(fā)電的能源輸出隨時(shí)間尺度和地理范圍的變化率相對(duì)較高，其發(fā)電的消納成為一個(gè)問(wèn)題。為了減輕可再生能源輸出波動(dòng)，一個(gè)解決方案是利用某種形式的能量存儲(chǔ)就近安裝在分布式發(fā)電機(jī)旁邊，這將減小輸出功率變化對(duì)外部供電的影響。但是分布式發(fā)電需要考慮投資的問(wèn)題，多用途饋線互聯(lián)變流器可以是儲(chǔ)能解決方案之一。
[0004]隨著電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和電力負(fù)荷成分的日益復(fù)雜，幾種電能質(zhì)量問(wèn)題在同一配電系統(tǒng)中或在同一用電負(fù)荷中同時(shí)出現(xiàn)的情況越來(lái)越多。例如，對(duì)于同一配電母線上既有電壓敏感負(fù)荷，又有非線性負(fù)荷，還有沖擊負(fù)荷的情況下，就需要同時(shí)安裝電壓補(bǔ)償裝置和電流補(bǔ)償裝置。若針對(duì)每一種電能質(zhì)量問(wèn)題都分別采取一種類型的調(diào)節(jié)裝置，這樣多種裝置同時(shí)使用將會(huì)大大增加治理措施的成本，還會(huì)增加裝置運(yùn)行維護(hù)的復(fù)雜程度，并且各裝置之間還存在著協(xié)調(diào)配合問(wèn)題，影響聯(lián)合運(yùn)行的可靠性，既不經(jīng)濟(jì)，也不現(xiàn)實(shí)。于是，綜合型電能質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置的研究便由此產(chǎn)生。日本學(xué)者赤木泰文在1996年首次提出了統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器(UPQC—unified power quality conditioner)的概念。在這種系統(tǒng)中，一個(gè)并聯(lián)變流器和一個(gè)串聯(lián)變流器通過(guò)公共的直流母線組合到一起，既能補(bǔ)償負(fù)載引起的諧波、無(wú)功電流等問(wèn)題，又能補(bǔ)償電源電壓驟升、驟降、不對(duì)稱、閃變、波動(dòng)等電能質(zhì)量問(wèn)題，是一種具有綜合功能的電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器，是用戶電力技術(shù)發(fā)展的最新趨勢(shì)。如圖1所示，UPQC的一種結(jié)構(gòu)為并聯(lián)側(cè)位于負(fù)荷側(cè)，串聯(lián)側(cè)位于系統(tǒng)側(cè)，另一種結(jié)構(gòu)為并聯(lián)側(cè)位于系統(tǒng)側(cè)，串聯(lián)側(cè)位于負(fù)荷側(cè)。這兩種結(jié)構(gòu)各有優(yōu)缺點(diǎn)，如并聯(lián)側(cè)位于負(fù)荷側(cè)，則串聯(lián)側(cè)逆變器中不會(huì)有諧波電流存在，而并聯(lián)有源濾波器部分的三相電壓為基波正序，有利于進(jìn)行諧波分析計(jì)算，但缺點(diǎn)是串聯(lián)部分的容量較大，要承擔(dān)并聯(lián)部分的容量。而如果采用并聯(lián)側(cè)位于系統(tǒng)側(cè)的結(jié)構(gòu)，則串聯(lián)側(cè)逆變器中會(huì)有諧波電流，而系統(tǒng)電壓有諧波時(shí)并聯(lián)有源濾波器檢測(cè)諧波困難一些，但串聯(lián)部分無(wú)需承擔(dān)并聯(lián)部分的容量，所以串聯(lián)部分的容量可以小一些。實(shí)際中可以根據(jù)需要選擇不同的結(jié)構(gòu)。
[0005]中國(guó)專利CN102097793B提出一種配電系統(tǒng)中多換流器式統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置，具有故障限流、動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)、有源濾波等功能，能綜合調(diào)節(jié)兩條配電線路的電能質(zhì)量，但其未考慮分布式發(fā)電或儲(chǔ)能的作用，也未考慮能量在多介質(zhì)中的轉(zhuǎn)移控制方法。加拿大專利W02004/042889提出一種混合功率流控制器和方法，實(shí)現(xiàn)有功功率和無(wú)功功率在兩個(gè)電力區(qū)之間的轉(zhuǎn)移和控制，但其未考慮分布式發(fā)電或儲(chǔ)能的作用，其實(shí)現(xiàn)的功能也較為單一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明目的在于克服傳統(tǒng)分布式發(fā)電波動(dòng)性的缺點(diǎn)，解決放射線饋線末端電壓偏低、電壓波動(dòng)等電能質(zhì)量問(wèn)題，提出一種饋線互聯(lián)變流器。本發(fā)明通過(guò)對(duì)饋線互聯(lián)變流器的控制，實(shí)現(xiàn)多條輸配電的區(qū)域互聯(lián)、有功功率和無(wú)功功率的交換，能夠同時(shí)滿足多條饋線電能質(zhì)量的調(diào)節(jié)。
[0007]本發(fā)明的饋線互聯(lián)變流器是在普通統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器(Unified Power
Quality Conditioner-UPQC)的思路上增加多個(gè)串聯(lián)或并聯(lián)型變流器，即受控電源,用
于連接相鄰多條配電饋線，實(shí)現(xiàn)不同放射線方式配電網(wǎng)饋線之間的區(qū)域互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)環(huán)線饋線功能，有效平衡饋線功率分配；由于其可以含有儲(chǔ)能單元，因此還可以實(shí)現(xiàn)削峰填谷的作用，且具有短時(shí)斷電支撐功能；由于饋線互聯(lián)變流器放置位置靈活，可以大大增強(qiáng)分布式發(fā)電的滲透率，且能夠?qū)崿F(xiàn)逆變器的功能復(fù)用，同時(shí)改善多條線路的電能質(zhì)量。通過(guò)對(duì)本發(fā)明的控制，可以實(shí)現(xiàn)諸如諧波抑制、電壓有功功率補(bǔ)償、無(wú)功調(diào)節(jié)、環(huán)網(wǎng)與解列、故障限流等多目標(biāo)控制功能。
[0008]本發(fā)明饋線互聯(lián)變流器有以下三種結(jié)構(gòu):
[0009]1、方案一:本發(fā)明包含分布式發(fā)電單元、第一受控電源、第二受控電源、第一饋線單元、第二饋線單元和控制器。所述的分布式發(fā)電單元可以是光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電或燃料電池發(fā)電等各種能源發(fā)電系統(tǒng)。分布式發(fā)電單元的輸出分別連接到第一受控電源和第二受控電源的直流母線?；蛘?，分布式發(fā)電單元的輸出通過(guò)DC/DC升壓或降壓電路分別連接到第一受控電源和第二受控電源的直流母線。第一受控電源的一端通過(guò)隔離變壓器與第一饋線單元連接；第一受控電源的另一端通過(guò)直流母線穩(wěn)壓電容分別與第二受控電源和分布式發(fā)電單元連接。第二受控電源通過(guò)隔離變壓器與第二饋線單元連接；控制器通過(guò)饋線與第一受控電源和第二受控電源連接，控制器通過(guò)饋線與分布式發(fā)電單元連接。分布式發(fā)電單元可以是單相結(jié)構(gòu)，也可以是三相結(jié)構(gòu)。
[0010]2、方案二:本發(fā)明包含儲(chǔ)能單元、第一受控電源、第二受控電源、第一饋線單元、第二饋線單元和控制器；儲(chǔ)能單元分別連接到第一受控電源和第二受控電源的直流母線，第一受控電源的正直流母線和第二受控電源的正直流母線連接，第一受控電源的負(fù)直流母線和第二受控電源的負(fù)直流母線連接。所述的第一受控電源通過(guò)變壓器或者濾波器串聯(lián)接入第一饋線單元，或通過(guò)變壓器或者濾波器并聯(lián)接入第一饋線單元；第二受控電源通過(guò)變壓器或者濾波器串聯(lián)接入第二饋線單元，或通過(guò)變壓器或者濾波器并聯(lián)接入第二饋線單元。所述的儲(chǔ)能單元通過(guò)DC/DC升壓或降壓電路分別連接到第一受控電源和第二受控電源的直流母線。所述的第一受控電源和第二受控電源是受控電壓源或受控電流源。儲(chǔ)能單元可以是蓄電池，超級(jí)電容器或飛輪儲(chǔ)能等各種儲(chǔ)能本體。儲(chǔ)能單元分別連接到第一受控電源和第二受控電源的直流母線，第一受控電源正直流母線和第二受控電源的正直流母線連接，第一受控電源的負(fù)直流母線和第二受控電源的負(fù)直流母線連接。儲(chǔ)能單元通過(guò)DC/DC升壓或降壓電路分別連接到第一受控電源和第二受控電源的直流母線?？刂破魍ㄟ^(guò)饋線與第一受控電源和第二受控電源連接，控制器通過(guò)饋線與儲(chǔ)能單元連接。儲(chǔ)能單元可以是單相結(jié)構(gòu)，也可以是三相結(jié)構(gòu)。
[0011]3、方案三:本發(fā)明包含第一受控電源、第二受控電源、第一饋線單元、第二饋線單元和控制器。所述的饋線互聯(lián)變流器包含第一受控電源、第二受控電源、第一饋線單元和第二饋線單元；第一受控電源通過(guò)隔離變壓器和第一饋線單元連接，第一受控電源、電容和第二受控電源通過(guò)直流母線串聯(lián)連接，第二受控電源通過(guò)隔離變壓器與第二饋線單元連接；兩個(gè)受控電源把第一饋線單元和第二饋線單元連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)有功功率和無(wú)功功率在兩個(gè)饋線單元之間的流動(dòng)?？刂破魍ㄟ^(guò)饋線與第一受控電源和第二受控電源連接。
[0012]所述饋線互聯(lián)變流器中第一受控電源和第二受控電源可以是受控電壓源，也可以是受控電流源。第一受控電源和第二受控電源可以是受控電壓源，也可以是受控電流源。第一饋線單元包含供電電源和負(fù)載，負(fù)載可以是普通負(fù)載，也可以是敏感負(fù)載。第二饋線單元包含供電電源和負(fù)載，負(fù)載可以是普通負(fù)載，也可以是敏感負(fù)載。第一饋線單元的供電電源、第一饋線單元的負(fù)載和第一受控電源輸出的隔離變壓器連接；第二饋線單元的供電電源、第二饋線單元的負(fù)載和第二受控電源輸出的隔離變壓器連接。第一受控電源和第二受控電源為DC/DC/AC結(jié)構(gòu)。第一受控電源和第二受控電源也可以為DC/AC結(jié)構(gòu)。所述的第一受控電源和第二受控電源分別與第一饋線單元和第二饋線單元連接，連接方式為:第一受控電源通過(guò)變壓器或者濾波器串聯(lián)接入第一饋線單元，也可以通過(guò)變壓器或者濾波器并聯(lián)接入第一饋線單元。第二受控電源通過(guò)變壓器或者濾波器串聯(lián)接入第二饋線單元，也可以通過(guò)變壓器或者濾波器并聯(lián)接入第二饋線單元。第一受控電源直接串聯(lián)或并聯(lián)接入第一饋線單元，第二受控電源直接串聯(lián)或并聯(lián)接入第二饋線單元。第一受控電源和第二受控電源是雙向變流器結(jié)構(gòu)。通過(guò)對(duì)第一受控電源和第二受控電源施加不同的控制策略，第一受控電源和第二受控電源即可以作為單相或3相H橋逆變器方式運(yùn)行，也可以作為單相或3相H橋整流器方式運(yùn)行。所述的饋線互聯(lián)變流器的第一受控電源和第二受控電源的直流母線配置有直流穩(wěn)壓電容。
[0013]所述饋線互聯(lián)變流器中第一受控電源和第二受控電源具有功能復(fù)用能力。第一受控電源和第二受控電源可以分時(shí)具有或同時(shí)具有不間斷電源、動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器、有源電力濾波器、靜止無(wú)功補(bǔ)償器等一種或多種裝置的功能。分布式發(fā)電和儲(chǔ)能可以與第一受控電源共用或復(fù)用第一受控電源自身的逆變器。分布式發(fā)電和儲(chǔ)能可以與第二受控電源共用或復(fù)用第二受控電源自身的逆變器。例如第一受控電源即能解決第一饋線單元電壓暫降問(wèn)題，也能解決第一饋線單元電流諧波問(wèn)題，此時(shí)第一受控電源具有兩種功能，即本文所說(shuō)的“功能復(fù)用”。例如儲(chǔ)能單元作為第一受控電源的直流供電源，第一受控電源作逆變器方式運(yùn)行，則稱為儲(chǔ)能單元與第一受控電源共用或復(fù)用第一受控電源自身的逆變器。
[0014]第一種結(jié)構(gòu)方式將有功功率在分布式發(fā)電單元和多條饋線單元之間轉(zhuǎn)移的方法，由控制器中的采樣檢測(cè)單元檢測(cè)第一饋線單元或第二饋線單元有功功率缺額或無(wú)功功率缺額，通過(guò)對(duì)第一受控電源電壓環(huán)或電流環(huán)或功率環(huán)控制，將有功功率從第一饋線單元轉(zhuǎn)移至第二饋線單元。通過(guò)對(duì)第一受控電源電壓環(huán)或電流環(huán)或功率環(huán)或第二受控電源電壓環(huán)或電流環(huán)或功率環(huán)的控制，將有功功率從分布式發(fā)電單元轉(zhuǎn)移至第一饋線單元或第二饋線單元。本方法的特征在于有功功率的靈活控制和轉(zhuǎn)移，有功功率既可以來(lái)自分布式發(fā)電，也可以來(lái)自第一饋線單元或第二饋線單元。當(dāng)分布式發(fā)電單元出力足夠時(shí)，對(duì)第一饋線單元或第二饋線單元有功功率缺額的補(bǔ)充首先來(lái)自分布式發(fā)電單元；當(dāng)分布式發(fā)電單元出力不足時(shí)，對(duì)第一饋線單元有功功率缺額的補(bǔ)充首先來(lái)自第二饋線單元；當(dāng)分布式發(fā)電單元出力不足時(shí)，對(duì)第二饋線單元有功功率缺額的補(bǔ)充首先來(lái)自第一饋線單元，當(dāng)分布式發(fā)電單元出力不足時(shí)通過(guò)對(duì)第二受控電源和第一受控電源采用電壓環(huán)或電流環(huán)或功率環(huán)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)有功功率能量的轉(zhuǎn)移。有功功率的控制和轉(zhuǎn)移由控制器實(shí)現(xiàn)。
[0015]第二種結(jié)構(gòu)方式將有功功率在儲(chǔ)能單元和多條饋線單元之間轉(zhuǎn)移的方法，由控制器中的采樣檢測(cè)單元檢測(cè)第一饋線單元或第二饋線單元有功功率或無(wú)功功率缺額，通過(guò)對(duì)第一受控電源電壓環(huán)或電流環(huán)或功率環(huán)控制，將有功功率從第一饋線單元轉(zhuǎn)移至儲(chǔ)能單元。通過(guò)對(duì)第二受控電源電壓環(huán)或電流環(huán)或功率環(huán)控制將有功功率從儲(chǔ)能單元轉(zhuǎn)移至第二饋線單元。通過(guò)對(duì)第一受控電源電壓環(huán)或電流環(huán)或功率環(huán)和第二受控電源電壓環(huán)或電流環(huán)或功率環(huán)的控制，將有功功率從第一饋線單元轉(zhuǎn)移至第二饋線單元。本方法的特征在于有功功率的靈活控制和轉(zhuǎn)移，有功功率既可以來(lái)自儲(chǔ)能單元，也可以來(lái)自第一或第二饋線單元。當(dāng)儲(chǔ)能單元出力足夠時(shí)，對(duì)第一饋線單元或第二饋線單元有功功率缺額的補(bǔ)充首先來(lái)自儲(chǔ)能單元；當(dāng)儲(chǔ)能單元出力不足時(shí)，對(duì)第一饋線單元有功功率缺額的補(bǔ)充首先來(lái)自第二饋線單元；當(dāng)儲(chǔ)能單元出力不足時(shí)，對(duì)第二饋線單元有功功率缺額的補(bǔ)充首先來(lái)自第一饋線單元；當(dāng)儲(chǔ)能單元出力不足時(shí)，通過(guò)對(duì)第二受控電源和第一受控電源采用電壓環(huán)或電流環(huán)或功率環(huán)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)有功功率能量的轉(zhuǎn)移。有功功率的控制和轉(zhuǎn)移由控制器實(shí)現(xiàn)。
[0016]第三種結(jié)構(gòu)方式將有功功率在多條饋線單元之間轉(zhuǎn)移的方法，由控制器中的采樣檢測(cè)單元檢測(cè)第一饋線單元或第二饋線單元有功功率或無(wú)功功率缺額，通過(guò)對(duì)第一受控電源電壓環(huán)或電流環(huán)或功率環(huán)和第二受控電源電壓環(huán)或電流環(huán)或功率環(huán)的控制，將有功功率從第一饋線單元轉(zhuǎn)移至第二饋線單元；通過(guò)對(duì)第一受控電源電壓環(huán)或電流環(huán)或功率環(huán)和第二受控電源電壓環(huán)或電流環(huán)或功率環(huán)的控制，將有功功率從第二饋線單元轉(zhuǎn)移至第一饋線單元。本方法的特征在于有功功率的靈活控制和轉(zhuǎn)移，有功功率可以來(lái)自第一饋線單元或第二饋線單元。當(dāng)?shù)谝火伨€單元有功功率存在缺額時(shí)，對(duì)第一饋線單元有功功率缺額的補(bǔ)充來(lái)自第二饋線單兀；當(dāng)?shù)诙伨€單兀有功功率存在缺額時(shí)，對(duì)第二饋線單兀有功功率缺額的補(bǔ)充來(lái)自第一饋線單元。有功功率的控制和轉(zhuǎn)移由控制器實(shí)現(xiàn)。[0017]所述第一受控電源的正直流母線、第二受控電源的正直流母線、分布式發(fā)電單元或儲(chǔ)能單元的正直流母線連接，第一受控電源的負(fù)直流母線、第二受控電源的負(fù)直流母線、分布式發(fā)電單元或儲(chǔ)能單元的負(fù)直流母線連接?？刂破骺刂起伨€互聯(lián)變流器保持公共直流母線電壓的穩(wěn)定。
[0018]一種將有功功率在第一饋線單元、第二饋線單元、分布式發(fā)電單元或儲(chǔ)能單元之間轉(zhuǎn)移的控制器，所述控制器包括:檢測(cè)電路、運(yùn)算電路和驅(qū)動(dòng)電路。檢測(cè)電路的一端分別與第一饋線單元、第二饋線單元、分布式發(fā)電單元或儲(chǔ)能單元單元連接；驅(qū)動(dòng)電路的一端與第一受控源、第二受控源和分布式發(fā)電單元或儲(chǔ)能單元連接；檢測(cè)電路的另一端與運(yùn)算電路一端連接；運(yùn)算電路的另一端與驅(qū)動(dòng)電路的另一端連接。檢測(cè)電路的一端檢測(cè)第一饋線單元、第二饋線單元、分布式發(fā)電或儲(chǔ)能單元的輸入輸出電壓和電流信息，傳送給運(yùn)算電路，運(yùn)算電路根據(jù)檢測(cè)電路檢測(cè)的信息和已知給定參考信號(hào)對(duì)比，計(jì)算受控電源是否需要?jiǎng)幼?，如何?dòng)作。需要?jiǎng)幼鲿r(shí)，當(dāng)接收到運(yùn)算單元信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)第一受控電源或第二受控電源或分布式發(fā)電單元或儲(chǔ)能單元的動(dòng)作。
[0019]本發(fā)明饋線互聯(lián)變流器為實(shí)現(xiàn)交流配電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，解決電力用戶所面臨的諸多問(wèn)題提供多功能、靈活的解決途徑。它對(duì)各條饋線具有獨(dú)立可控的串聯(lián)補(bǔ)償或并聯(lián)補(bǔ)償?shù)哪芰?，使它能在補(bǔ)償線路之間直接傳遞有功和無(wú)功功率。本發(fā)明饋線互聯(lián)變流器的這種能力使它能夠平衡線路間的有功和無(wú)功潮流，通過(guò)有功功率的平衡疏通減少過(guò)負(fù)荷線路的負(fù)擔(dān)，補(bǔ)償線路的電阻性壓降和相應(yīng)的無(wú)功功率需求，可以大幅減少電網(wǎng)損耗，增加系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)擾動(dòng)下的整體補(bǔ)償效果，并保證這種補(bǔ)償?shù)挠行?。也就是說(shuō)，互聯(lián)變流器為含分布式發(fā)電的多線路的潮流管理提供了高效的控制模式，能有效提高分布式發(fā)電的滲透率。
[0020]當(dāng)一個(gè)電網(wǎng)變電站對(duì)第一饋線單元和第二饋線單元同時(shí)供電時(shí)，通過(guò)饋線互聯(lián)變流器在兩個(gè)饋線單元末端的連接作用，使第一饋線單元和第二饋線單元能夠形成環(huán)網(wǎng)。但是當(dāng)?shù)谝皇芸仉娫磧H對(duì)第一饋線單元進(jìn)行諧波補(bǔ)償和無(wú)功支撐，第二受控電源僅對(duì)第二饋線單元進(jìn)行諧波補(bǔ)償和無(wú)功支撐時(shí)，第一受控電源和第二受控電源之間沒(méi)有功率交換，從而可以實(shí)現(xiàn)第一饋線單元和第二饋線單元的環(huán)網(wǎng)解列。控制器的檢測(cè)電路檢測(cè)受控電源各自的運(yùn)行電流，當(dāng)?shù)谝皇芸仉娫吹倪\(yùn)行電流超過(guò)設(shè)定保護(hù)值時(shí)，封鎖第一受控電源使其不工作；當(dāng)?shù)诙芸仉娫吹倪\(yùn)行電流超過(guò)設(shè)定保護(hù)值時(shí)，封鎖第二受控電源使其不工作，如此實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)的短路電流抑制。
[0021]饋線互聯(lián)變流器也可以為不含分布式發(fā)電的多饋線線路提供有功和無(wú)功支撐，例如實(shí)現(xiàn)城市環(huán)網(wǎng)的互聯(lián)或大區(qū)域電網(wǎng)或城市間電網(wǎng)的互聯(lián)。也可以實(shí)現(xiàn)城市工業(yè)用電部分和居民生活用電部分的互聯(lián)，利用兩者用電高峰時(shí)間交錯(cuò)效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)電能的更加有效利用，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)削峰填谷的作用，有效提高兩者的供電質(zhì)量，優(yōu)化發(fā)電容量配置結(jié)構(gòu)。本發(fā)明可以用作城市電網(wǎng)互聯(lián)，可以實(shí)現(xiàn)潮流優(yōu)化控制、環(huán)網(wǎng)解列、無(wú)功支撐、短路電流抑制等功能，有效提升城市電網(wǎng)運(yùn)行可靠性。另外，本發(fā)明饋線互聯(lián)變流器也可以實(shí)現(xiàn)柔性直流輸電功能，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)區(qū)域間電力的柔性輸送。
[0022]多個(gè)饋線單元通過(guò)多個(gè)受控電源通過(guò)直流母線連接在一起，可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)饋線單元之間的能量交換。
[0023]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，優(yōu)點(diǎn)在于:[0024]1.可以使得放射性饋線具有環(huán)線饋線的功能，但同時(shí)在保護(hù)時(shí)具有放射性饋線彼此獨(dú)立的優(yōu)勢(shì)。
[0025]2.具有有功和無(wú)功傳輸能力，大大增加分布式發(fā)電的滲透率，具有無(wú)功補(bǔ)償和諧波濾除能力。
[0026]3.可以大幅減少電網(wǎng)損耗。
[0027]4.可以平衡饋線的功率分配。
[0028]5.可以實(shí)現(xiàn)削峰填谷的作用。
[0029]6.具有短時(shí)斷電支撐功能。
[0030]7.能夠?qū)崿F(xiàn)逆變器的功能復(fù)用，解決多條饋線的電能質(zhì)量問(wèn)題。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0031]圖la、b為現(xiàn)有的UPQC基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；
[0032]圖2為本發(fā)明饋線互聯(lián)變流器實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖3為本發(fā)明饋線互聯(lián)變流器有功功率流轉(zhuǎn)移控制方法示意圖；
[0034]圖4為本發(fā)明饋線互聯(lián)變流器直流母線穩(wěn)定直流電壓的控制方法示意圖；
[0035]圖5為當(dāng)本發(fā)明饋線互聯(lián)變流器直流母線電壓偏低時(shí)，利用分布式發(fā)電單元提升控制效果示意圖；
[0036]圖6為當(dāng)本發(fā)明饋線互聯(lián)變流器直流母線電壓偏高時(shí)，利用儲(chǔ)能單元吸收的控制效果不意圖；
[0037]圖7為本發(fā)明實(shí)施例2的示意圖；
[0038]圖8為本發(fā)明實(shí)施例3的示意圖；
[0039]圖9為本發(fā)明饋線互聯(lián)變流器的應(yīng)用實(shí)例示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
[0041]實(shí)施例1
[0042]本發(fā)明實(shí)施例1如圖2所示，本發(fā)明包含分布式發(fā)電單元33、第一受控電源30、第二受控電源32、第一饋線單元10和第二饋線單元20。所述的分布式發(fā)電單元33可以是光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電或燃料電池發(fā)電等各種能源發(fā)電系統(tǒng)。第一饋線單元10包含供電電源和負(fù)載，負(fù)載可以是普通負(fù)載，也可以是敏感負(fù)載。第二饋線單元20包含供電電源和負(fù)載，負(fù)載可以是普通負(fù)載，也可以是敏感負(fù)載。第一饋線單元10的供電電源、第一饋線單元10的負(fù)載和第一受控電源30輸出的隔離變壓器14連接；第二饋線單元20的供電電源、第二饋線單元20的負(fù)載和第二受控電源32輸出的隔離變壓器17連接。分布式發(fā)電單元33的輸出分別連接到第一受控電源30和第二受控電源32的直流母線?；蛘?，分布式發(fā)電單元33的輸出通過(guò)DC/DC升壓或降壓電路分別連接到第一受控電源30和第二受控電源32的直流母線。第一受控電源30的一端通過(guò)隔離變壓器14與第一饋線單元連接；第一受控電源30的另一端通過(guò)直流母線穩(wěn)壓電容31分別與第二受控電源32和分布式發(fā)電單元33連接。第二受控電源32通過(guò)隔離變壓器17與第二饋線單元20連接；控制器34通過(guò)饋線與第一受控電源30和第二受控電源32連接，控制器34通過(guò)饋線與分布式發(fā)電單元33連接。[0043]控制器34實(shí)時(shí)檢測(cè)第一饋線單元10的電壓電流和功率因數(shù)，第二饋線單元20的電壓電流和功率因數(shù)，直流母線穩(wěn)壓電容31的電壓，以及分布式發(fā)電單元33的運(yùn)行工況。根據(jù)第一饋線單元10或第二饋線單元20的狀態(tài)給定參考信號(hào)和參數(shù)設(shè)置，判斷第一饋線單元10和第二饋線單元20的負(fù)荷電能質(zhì)量情況，然后，控制器34計(jì)算并決定執(zhí)行第一受控源30、第二受控源32和分布式發(fā)電33的工作模式。具體每種工作模式在下面介紹。
[0044]當(dāng)?shù)谝火伨€單元10和第二饋線單元20的電能質(zhì)量滿足要求時(shí)，本發(fā)明饋線互聯(lián)變流器處于閑時(shí)備用狀態(tài)。當(dāng)?shù)谝火伨€單元10出現(xiàn)重載運(yùn)行，導(dǎo)致負(fù)載12的電壓偏低時(shí)，控制器34控制分布式發(fā)電單元33輸出有功功率支撐，使分布式發(fā)電單元33向第一饋線單元10供給有功功率，實(shí)現(xiàn)第一饋線單10元的正常工作。考慮到經(jīng)濟(jì)性，分布式發(fā)電單元33容量通常不大，因此當(dāng)分布式發(fā)電單元33不能足額提供第一饋線單10元所需有功功率時(shí)，控制第二受控電源32，使第二饋線單元20的有功功率向第一饋線單元10轉(zhuǎn)移。同理，此過(guò)程也是可逆的。當(dāng)?shù)诙伨€單元20出現(xiàn)重載運(yùn)行，導(dǎo)致負(fù)載23的電壓偏低時(shí)，控制器34控制分布式發(fā)電單元33輸出有功功率支撐，使分布式發(fā)電單元33向第二饋線單元20供給有功功率，實(shí)現(xiàn)第二饋線單元20的正常工作。考慮到經(jīng)濟(jì)性，分布式發(fā)電單元33容量通常不大，因此當(dāng)分布式發(fā)電單元33不能足額提供第二饋線單20元所需有功功率時(shí)，控制第一受控電源30，使第一饋線單元10的有功功率向第二饋線單元20轉(zhuǎn)移。
[0045]當(dāng)?shù)谝火伨€單元10或第二饋線單元20發(fā)生短時(shí)供電中斷時(shí)，控制器34可以利用分布式發(fā)電單元33儲(chǔ)存的直流端能量，使第一饋線單元10負(fù)荷或第二饋線單元20負(fù)荷短時(shí)持續(xù)工作，或者使第一饋線單元10向第二饋線單元20的負(fù)荷供電運(yùn)行，還可以使第二饋線單元20向第一饋線單元10的負(fù)荷供電運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)某個(gè)饋線區(qū)域斷電時(shí)，所有負(fù)荷還能正常工作運(yùn)行。
[0046]當(dāng)?shù)谝火伨€單元10發(fā)生電壓驟升或暫降時(shí)，通過(guò)控制第一受控電源30、第二受控電源32，以及分布式發(fā)電單元33，實(shí)現(xiàn)對(duì)第一饋線單元10的電壓補(bǔ)償。當(dāng)?shù)谝火伨€單元10發(fā)生電壓暫降時(shí)，控制器34通過(guò)計(jì)算并判斷，如果分布式發(fā)電單元33能夠補(bǔ)足暫降有功功率缺額，則由分布式發(fā)電單元33向第一饋線單元10提供有功能量，如果分布式發(fā)電單元33不能夠補(bǔ)足暫降有功功率缺額，則由第二饋線單元20向第一饋線單元10提供有功能量。當(dāng)?shù)谝火伨€單元10發(fā)生電壓驟升時(shí)，控制器34通過(guò)控制第一受控電源30，實(shí)現(xiàn)對(duì)第一饋線單元10的反向補(bǔ)償,此時(shí)能量轉(zhuǎn)移至第二饋線單元20。同理，當(dāng)?shù)诙伨€單元20出現(xiàn)電壓驟升時(shí)，能量轉(zhuǎn)移至第一饋線單元10。當(dāng)?shù)诙伨€單元20出現(xiàn)電壓暫降時(shí)，控制器34通過(guò)計(jì)算并判斷，如果分布式發(fā)電單元33能夠補(bǔ)足暫降有功功率缺額，則由分布式發(fā)電單元33向第二饋線單元20提供有功能量，如果分布式發(fā)電單元33不能夠補(bǔ)足暫降有功功率缺額，則由第一饋線單元10向第二饋線單元20提供有功能量。當(dāng)?shù)谝火伨€單元10出現(xiàn)較高的電流諧波和無(wú)功功率時(shí)，第一受控電源30可以電力有源濾波器APF或靜止無(wú)功補(bǔ)償器DSTATC0M功能運(yùn)行。當(dāng)?shù)诙伨€單元20出現(xiàn)較高的電流諧波和無(wú)功功率時(shí)，第二受控電源32可以電力有源濾波器APF或靜止無(wú)功補(bǔ)償器DSTATC0M功能運(yùn)行。
[0047]通過(guò)對(duì)饋線互聯(lián)變流器中第一受控電源30、第二受控電源32和分布式發(fā)電33的控制，可以使之前第一饋線單元10和第二饋線單元20放射狀配網(wǎng)運(yùn)行模式轉(zhuǎn)變?yōu)榄h(huán)網(wǎng)運(yùn)行模式，實(shí)現(xiàn)有功功率和(或)無(wú)功功率在第一饋線單元10和第二饋線單元20之間的流動(dòng)。同時(shí)，當(dāng)其中一條饋線發(fā)生嚴(yán)重短路故障等不能運(yùn)行時(shí)，第一饋線單元10和第二饋線單元20具有隔斷保護(hù)能力，不影響另一條饋線的正常運(yùn)行。當(dāng)其中一條饋線出現(xiàn)多種電能質(zhì)量問(wèn)題時(shí)，饋線互聯(lián)變流器可以解決多種電能質(zhì)量問(wèn)題，具有多個(gè)功能，實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)的控制。
[0048]對(duì)本發(fā)明饋線互聯(lián)變流器的控制方法如圖3所示，當(dāng)?shù)诙伨€單元20出現(xiàn)電壓暫降等電能質(zhì)量問(wèn)題時(shí)，控制器34根據(jù)第二饋線單元20電壓幅值、無(wú)功或電流諧波等情況，進(jìn)行計(jì)算、判斷，并發(fā)出動(dòng)作指令，由第一受控電源30對(duì)直流母線電容31進(jìn)行直流母線電壓穩(wěn)定控制，并向第二受控電源32提供能量輸出，第二受控電源32根據(jù)第二饋線單元20出現(xiàn)的電能質(zhì)量問(wèn)題，執(zhí)行相應(yīng)的補(bǔ)償控制策略。例如當(dāng)?shù)诙伨€單元20發(fā)生電壓跌落額定電壓220V跌落至110V，控制器34迅速檢測(cè)到電壓跌落的電能質(zhì)量問(wèn)題，根據(jù)電壓跌落深度進(jìn)行計(jì)算和控制，第二受控電源32執(zhí)行電壓跌落補(bǔ)償，使第二饋線單元20的電壓補(bǔ)償至220V額定運(yùn)行電壓，同時(shí)第一受控電源30采用圖4所示的控制方法，直流母線電壓采樣值與給定值之差進(jìn)行比例積分微分(PID)控制，控制輸出結(jié)果與第一受控電源30的輸出電流之差進(jìn)行比例積分(PI)控制，結(jié)果送入第一受控電源30的IGBT，進(jìn)而穩(wěn)定直流母線電容31的電壓，從第一饋線單元10取電,持續(xù)向第二饋線單元20輸送。當(dāng)?shù)谝火伨€單元10和第二饋線單元20均發(fā)生電壓跌落時(shí)，控制器34控制分布式發(fā)電單元或儲(chǔ)能單元33持續(xù)提供有功電能，支持穩(wěn)定直流母線電容31的電壓。當(dāng)本發(fā)明饋線互聯(lián)變流器直流母線電容31電壓偏低時(shí)，控制器34控制分布式發(fā)電單元或儲(chǔ)能單元33或未發(fā)生電壓跌落一側(cè)受控電源的功率流，采用圖4所示的控制方法，穩(wěn)定直流母線電容31的電壓?？刂菩Ч鐖D5所示，當(dāng)直流母線電壓低至720V時(shí)，通過(guò)對(duì)分布式發(fā)電單元或儲(chǔ)能單元33或者未發(fā)生電壓跌落的受控電源進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)直流母線電壓穩(wěn)定在755V。圖6所示為當(dāng)?shù)谝火伨€單元10或第二饋線單元20發(fā)生電壓驟升，第一受控源30或第二受控源32作為動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器DVR運(yùn)行時(shí)，補(bǔ)償電網(wǎng)電壓驟升，造成直流母線電容31上電壓升高，此時(shí)采用儲(chǔ)能單元吸收的方式，采用圖4所示的控制方法，能夠?qū)崿F(xiàn)互聯(lián)變流器直流母線電壓的穩(wěn)定運(yùn)行。
[0049]實(shí)施例2
[0050]圖7所示為饋線互聯(lián)變流器實(shí)施例2的主電路結(jié)構(gòu)示意圖。包含儲(chǔ)能單元33、第一受控電源30、第二受控電源32、第一饋線單元10和第二饋線單元20 ;第一饋線單元10包含供電電源和負(fù)載，負(fù)載可以是普通負(fù)載，也可以是敏感負(fù)載。第二饋線單元20包含供電電源和負(fù)載，負(fù)載可以是普通負(fù)載，也可以是敏感負(fù)載。第一饋線單元10的供電電源、第一饋線單元10的負(fù)載和第一受控電源30輸出的隔離變壓器14連接；第二饋線單元20的供電電源、第二饋線單元20的負(fù)載和第二受控電源32輸出的隔離變壓器17連接。儲(chǔ)能單元33分別連接到第一受控電源30和第二受控電源32的直流母線，第一受控電源30的正直流母線和第二受控電源32的正直流母線連接，第一受控電源30的負(fù)直流母線和第二受控電源32的負(fù)直流母線連接。所述的第一受控電源30通過(guò)變壓器或者濾波器串聯(lián)接入第一饋線單元10，或通過(guò)變壓器或者濾波器并聯(lián)接入第一饋線單元10 ;第二受控電源32通過(guò)變壓器或者濾波器串聯(lián)接入第二饋線單元20，或通過(guò)變壓器或者濾波器并聯(lián)接入第二饋線單元20。所述的儲(chǔ)能單元33通過(guò)DC/DC升壓或降壓電路分別連接到第一受控電源30和第二受控電源33的直流母線。所述的第一受控電源30和第二受控電源32是受控電壓源或受控電流源。儲(chǔ)能單元33可以是蓄電池,超級(jí)電容器或飛輪儲(chǔ)能等各種儲(chǔ)能本體。儲(chǔ)能單元33分別連接到第一受控電源30和第二受控電源32的直流母線，第一受控電源30正直流母線和第二受控電源32的正直流母線連接，第一受控電源30的負(fù)直流母線和第二受控電源32的負(fù)直流母線連接。儲(chǔ)能單元33通過(guò)DC/DC升壓或降壓電路分別連接到第一受控電源30和第二受控電源32的直流母線。儲(chǔ)能單元33可以是單相結(jié)構(gòu)，也可以是三相結(jié)構(gòu)。
[0051]將有功功率在儲(chǔ)能單元33和多條饋線單元10、20之間轉(zhuǎn)移的方法，由控制器34中的采樣檢測(cè)單元檢測(cè)第一饋線單元10或第二饋線單元20有功功率或無(wú)功功率缺額，通過(guò)對(duì)第一受控電源30電壓環(huán)或電流環(huán)或功率環(huán)控制，將有功功率從第一饋線單元10轉(zhuǎn)移至儲(chǔ)能單元33。通過(guò)對(duì)第二受控電源32電壓環(huán)或電流環(huán)或功率環(huán)控制將有功功率從儲(chǔ)能單元33轉(zhuǎn)移至第二饋線單元20。通過(guò)對(duì)第一受控電源30電壓環(huán)或電流環(huán)或功率環(huán)和第二受控電源32電壓環(huán)或電流環(huán)或功率環(huán)的控制，將有功功率從第一饋線單元10轉(zhuǎn)移至第二饋線單元20。本方法的特征在于有功功率的靈活控制和轉(zhuǎn)移，有功功率既可以來(lái)自儲(chǔ)能單元33,也可以來(lái)自第一或第二饋線單元。當(dāng)儲(chǔ)能單元33出力足夠時(shí),對(duì)第一饋線單元10或第二饋線單元20有功功率缺額的補(bǔ)充首先來(lái)自儲(chǔ)能單元33 ;當(dāng)儲(chǔ)能單元33出力不足時(shí)，對(duì)第一饋線單元10有功功率缺額的補(bǔ)充首先來(lái)自第二饋線單元20 ;當(dāng)儲(chǔ)能單元33出力不足時(shí)，對(duì)第二饋線單元20有功功率缺額的補(bǔ)充首先來(lái)自第一饋線單元10 ;當(dāng)儲(chǔ)能單元33出力不足時(shí)，通過(guò)對(duì)第二受控電源32和第一受控電源30采用電壓環(huán)或電流環(huán)或功率環(huán)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)有功功率能量的轉(zhuǎn)移。有功功率的控制和轉(zhuǎn)移由控制器34實(shí)現(xiàn)。
[0052]實(shí)施例3
[0053]圖8所示的饋線互聯(lián)變流器的主電路不含有分布式發(fā)電單元。所述的饋線互聯(lián)變流器包含第一受控電源30、第二受控電源32、第一饋線單元10和第二饋線單元20 ;第一受控電源30通過(guò)隔離變壓器14和第一饋線單元10連接，第一受控電源30、電容31和第二受控電源32通過(guò)直流母線串聯(lián)連接，第二受控電源32通過(guò)隔離變壓器15與第二饋線單元20連接；兩個(gè)受控電源30、32把第一饋線單元10和第二饋線單元20連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)有功功率和無(wú)功功率在兩個(gè)饋線單元之間的流動(dòng)。
[0054]將有功功率在多條饋線單元之間轉(zhuǎn)移的方法，由控制器34中的采樣檢測(cè)單元檢測(cè)第一饋線單元10或第二饋線單元20有功功率或無(wú)功功率缺額，通過(guò)對(duì)第一受控電源30電壓環(huán)或電流環(huán)或功率環(huán)和第二受控電源32電壓環(huán)或電流環(huán)或功率環(huán)的控制，將有功功率從第一饋線單元10轉(zhuǎn)移至第二饋線單元20 ;通過(guò)對(duì)第一受控電源30電壓環(huán)或電流環(huán)或功率環(huán)和第二受控電源32電壓環(huán)或電流環(huán)或功率環(huán)的控制，將有功功率從第二饋線單元20轉(zhuǎn)移至第一饋線單元10。本方法的特征在于有功功率的靈活控制和轉(zhuǎn)移，有功功率可以來(lái)自第一饋線單元10或第二饋線單元20。當(dāng)?shù)谝火伨€單元10有功功率存在缺額時(shí),對(duì)第一饋線單元10有功功率缺額的補(bǔ)充來(lái)自第二饋線單元20 ;當(dāng)?shù)诙伨€單元20有功功率存在缺額時(shí)，對(duì)第二饋線單元20有功功率缺額的補(bǔ)充來(lái)自第一饋線單元10。有功功率的控制和轉(zhuǎn)移由控制器34實(shí)現(xiàn)。
[0055]實(shí)施例4
[0056]圖9為一種饋線互聯(lián)變流器的具體應(yīng)用實(shí)例。通過(guò)饋線互聯(lián)變流器把無(wú)功負(fù)荷、敏感負(fù)荷、非線性負(fù)荷和輕載普通負(fù)荷連接在一起，通過(guò)控制實(shí)現(xiàn)多個(gè)負(fù)荷的高電能質(zhì)量電力供給。
[0057]電源變電站供兩路負(fù)荷，其中一路為無(wú)功負(fù)荷和敏感負(fù)荷，另外一路為輕載普通負(fù)荷和非線性負(fù)荷，互聯(lián)變流器在兩路供電支路的末端連接，互聯(lián)變流器直流母線含有光伏發(fā)電或其它分布式發(fā)電單元，當(dāng)兩供電電路末端電壓或無(wú)功有缺額時(shí)，通過(guò)互聯(lián)變流器的控制，可以實(shí)現(xiàn)兩供電電路末端電能質(zhì)量的總體提高。
【權(quán)利要求】
1.一種饋線互聯(lián)變流器，其特征在于:所述的饋線互聯(lián)變流器包含分布式發(fā)電單元(33)、第一受控電源(30)、第二受控電源(32)、第一饋線單元(10)和第二饋線單元(20);所述的第一饋線單元(10)和第二饋線單元(20)均包含供電電源和負(fù)載；第一饋線單元(10)的供電電源、第一饋線單元(10)的負(fù)載和第一受控電源(30)輸出的隔離變壓器(14)連接；第二饋線單元(20)的供電電源、第二饋線單元(20)的負(fù)載和第二受控電源(32)輸出的隔離變壓器(17)連接；分布式發(fā)電單元(33)的輸出分別連接到第一受控電源(30)和第二受控電源(32)的直流母線；第一受控電源(30)的一端通過(guò)隔離變壓器(14)與第一饋線單元連接；第一受控電源(30)的另一端通過(guò)直流母線穩(wěn)壓電容(31)分別與第二受控電源(32)和分布式發(fā)電單元(33)連接；第二受控電源(32)通過(guò)隔離變壓器(17)與第二饋線單元(20)連接；控制器(34)通過(guò)饋線分別與第一受控電源(30)和第二受控電源(32)及分布式發(fā)電單元(33)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的饋線互聯(lián)變流器，其特征在于:所述的第一受控電源(30)通過(guò)變壓器或者濾波器串聯(lián)或并聯(lián)接入第一饋線單元(10);所述的第二受控電源(32)通過(guò)變壓器或者濾波器串聯(lián)或并聯(lián)接入第二饋線單元(20)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的饋線互聯(lián)變流器，其特征在于:所述的第一受控電源(30 )和第二受控電源(32 )是受控電壓源或受控電流源。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的饋線互聯(lián)變流器，其特征在于:由控制器(34)的采樣檢測(cè)單元檢測(cè)第二饋線單元(20)的有功功率缺額，通過(guò)對(duì)第一受控電源(30)和第二受控電源(32 )的控制，將有功功率從第一饋線單元(10 )轉(zhuǎn)移至第二饋線單元(20 );通過(guò)對(duì)第二受控電源(20)和分布式發(fā)電單元(33)的控制，將有功功率從分布式發(fā)電單元(33)轉(zhuǎn)移至第二饋線單元(20);由控制器(34)的采樣檢測(cè)單元檢測(cè)第一饋線單元(10)的有功功率缺額，通過(guò)對(duì)第二受控電源(30)和第一受控電源(32)的控制，將有功功率從第二饋線單元(10)轉(zhuǎn)移至第一饋線單元(20);通過(guò)對(duì)第一受控電源(30)和分布式發(fā)電單元(33)的控制，將有功功率從分布式發(fā)電單元(33)轉(zhuǎn)移至第一饋線單元(10)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的饋線互聯(lián)變流器，其特征在于:所述的控制器(34)實(shí)時(shí)檢測(cè)第一饋線單元(10)的電壓電流和功率因數(shù)，第二饋線單元(20)的電壓電流和功率因數(shù)，直流母線穩(wěn)壓電容(31)的電壓，以及分布式發(fā)電單元(33)的運(yùn)行工況；根據(jù)第一饋線單元(10)或第二饋線單元(20)的狀態(tài)給定參考信號(hào)和參數(shù)設(shè)置，判斷第一饋線單元(10)和第二饋線單元(20)的負(fù)荷電能質(zhì)量情況，然后，控制器(34)計(jì)算并決定執(zhí)行第一受控源(30)、第二受控源(32)和分布式發(fā)電(33)的工作模式: 當(dāng)?shù)谝火伨€單元(10)和第二饋線單元(20)的電能質(zhì)量滿足要求時(shí)，所述的饋線互聯(lián)變流器處于閑時(shí)備用狀態(tài)；當(dāng)?shù)谝火伨€單元(10)出現(xiàn)重載運(yùn)行，導(dǎo)致第一饋線單元(10)電壓偏低時(shí)，控制器(34)控制分布式發(fā)電單元(33)輸出有功功率支撐，使分布式發(fā)電單元(33)向第一饋線單元(10)供給有功功率；當(dāng)分布式發(fā)電單元(33)不能足額提供第一饋線單元(10)所需的有功功率時(shí)，控制第二受控電源(32)，使第二饋線單元(20)的有功功率向第一饋線單元(10)轉(zhuǎn)移；當(dāng)?shù)诙伨€單元(20)出現(xiàn)重載運(yùn)行，導(dǎo)致第二饋線的電壓偏低時(shí)，控制器(34)控制分布式發(fā)電單元(33)輸出有功功率支撐，使分布式發(fā)電單元(33)向第二饋線單元(20)供給有功功率；當(dāng)分布式發(fā)電單元(33)不能足額提供第二饋線單元(20)所需有功功率時(shí)，控制第一受控電源(30)，使第一饋線單元(10)的有功功率向第二饋線單元(20)轉(zhuǎn)移； 當(dāng)?shù)谝火伨€單元(10)發(fā)生短時(shí)供電中斷時(shí)，控制器(34)利用分布式發(fā)電單元(33)向第一饋線單元(10)提供能量，使第一饋線單元(10)負(fù)荷短時(shí)持續(xù)工作，或者使第二饋線單元(20)向第一饋線單元(10)的負(fù)荷供電運(yùn)行；當(dāng)?shù)诙伨€單元(20)發(fā)生短時(shí)供電中斷時(shí)，控制器(34)利用分布式發(fā)電單元(33)向第二饋線單元(20)提供能量，使第二饋線單元(20)負(fù)荷短時(shí)持續(xù)工作，或者使第一饋線單元(10)向第二饋線單元(20)的負(fù)荷供電運(yùn)行； 當(dāng)?shù)谝火伨€單元(10)發(fā)生電壓驟升或暫降時(shí)，通過(guò)控制第一受控電源(30)、第二受控電源(32)以及分布式發(fā)電單元(33)，實(shí)現(xiàn)分布式發(fā)電單元(33)或第二饋線單元(20)對(duì)第一饋線單元(10)的電壓補(bǔ)償；當(dāng)?shù)谝火伨€單元(10)發(fā)生電壓暫降時(shí)，控制器(34)檢測(cè)并進(jìn)行判斷，如果分布式發(fā)電單元(33)能夠補(bǔ)足暫降有功缺額，則由分布式發(fā)電單元(33)向第一饋線單元(10)提供有功能量；如果分布式發(fā)電單元(33)不能夠補(bǔ)足暫降有功缺額，則由第二饋線單元(20)向第一饋線單元(10)提供有功能量；當(dāng)?shù)谝火伨€單元(10)發(fā)生電壓驟升時(shí)，控制器(34)通過(guò)控制第一受控電源(30)，實(shí)現(xiàn)對(duì)第一饋線單元(10)的反向補(bǔ)償，此時(shí)能量轉(zhuǎn)移至第二饋線單元(20);當(dāng)?shù)诙伨€單元(20)出現(xiàn)電壓驟升時(shí)，能量轉(zhuǎn)移至第一饋線單元(10);當(dāng)?shù)诙伨€單元(20)出現(xiàn)電壓暫降時(shí)，控制器(34)判斷如果分布式發(fā)電單元(33)能夠補(bǔ)足暫降有功功率缺額，則由分布式發(fā)電單元(33)向第二饋線單元(20)提供有功能量，如果分布式發(fā)電單元(33)不能夠補(bǔ)足暫降有功功率缺額，則由第一饋線單元(10)向第二饋線單元(20)提供有功能量；當(dāng)?shù)谝火伨€單元(10)出現(xiàn)高的電流諧波和無(wú)功功率時(shí)，第一受控電源(30)以電力有源濾波器或靜止無(wú)功補(bǔ)償器功能運(yùn)行，對(duì)第一饋線單元的諧波和無(wú)功進(jìn)行補(bǔ)償，使第一饋線單元(10)電能質(zhì)量達(dá)標(biāo)；當(dāng)?shù)诙伨€單元(20)出現(xiàn)高的電流諧波和無(wú)功功率時(shí)，第二受控電源(32)以電力有源濾波器或靜止無(wú)功補(bǔ)償器功能運(yùn)行，對(duì)第二饋線單元(20)的諧波和無(wú)功進(jìn)行補(bǔ)償，使第二饋線單元(20)電能質(zhì)量達(dá)標(biāo)。
6.一種饋線互聯(lián)變流器，其特征在于:所述饋線互聯(lián)變流器包含儲(chǔ)能單元(33)、第一受控電源(30)、第二受控電源(32)、第一饋線單元(10)和第二饋線單元(20);第一饋線單元(10)和第二饋線單元(20)均包含供電電源和負(fù)載；第一饋線單元(10)的供電電源、第一饋線單元(10)的負(fù)載和第一受控電源(30)輸出的隔離變壓器(14)連接；第二饋線單元(20)的供電電源、第二饋線單元(20)的負(fù)載和第二受控電源(32)輸出的隔離變壓器(17)連接；儲(chǔ)能單元(33)分別連接到第一受控電源(30)和第二受控電源(32)的直流母線，第一受控電源(30)的正直流母線和第二受控電源(32)的正直流母線連接，第一受控電源(30)的負(fù)直流母線和第二受控電源(32)的負(fù)直流母線連接；所述的第一受控電源(30)通過(guò)變壓器或者濾波器串聯(lián)接入第一饋線單元(10);第二受控電源(32)通過(guò)變壓器或者濾波器串聯(lián)接入第二饋線單元(20);所述的儲(chǔ)能單元(33)通過(guò)DC/DC升壓或降壓電路分別連接到第一受控電源(30)和第二受控電源(33)的直流母線。所述的第一受控電源(30)和第二受控電源(32)是受控電壓源或受控電流源。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的饋線互聯(lián)變流器，其特征在于:由控制器(34)中的采樣檢測(cè)單元檢測(cè)第一饋線單元(10)或第二饋線單元(20)的有功功率缺額，通過(guò)對(duì)第一受控電源(30)的控制，將有功功率從第一饋線 單元(10)轉(zhuǎn)移至儲(chǔ)能單元(33)，或?qū)⒂泄β蕪膬?chǔ)能單元(33)轉(zhuǎn)移至第一饋線單元(10);通過(guò)對(duì)第二受控電源(32)的控制，將有功功率從第二饋線單元(20)轉(zhuǎn)移至儲(chǔ)能單元(33)，或?qū)⒂泄β蕪膬?chǔ)能單元(33)轉(zhuǎn)移至第二饋線單元(20);通過(guò)對(duì)第一受控電源(30)和第二受控電源(32)的控制，將有功功率從第一饋線單元(10)轉(zhuǎn)移至第二饋線單元(20)，或?qū)⒂泄β蕪牡诙伨€單元(20)轉(zhuǎn)移至第一饋線單元(10);當(dāng)儲(chǔ)能單元(33)出力足夠時(shí),對(duì)第一饋線單元(10)或第二饋線單元(20)有功功率缺額的補(bǔ)充首先來(lái)自儲(chǔ)能單元(33);當(dāng)儲(chǔ)能單元(33)出力不足時(shí),對(duì)第一饋線單元(10)有功功率缺額的補(bǔ)充首先來(lái)自第二饋線單元(20);當(dāng)儲(chǔ)能單元(33)出力不足時(shí),對(duì)第二饋線單元(20)有功功率缺額的補(bǔ)充首先來(lái)自第一饋線單元(10);當(dāng)儲(chǔ)能單元(33)出力不足時(shí)，通過(guò)對(duì)第二受控電源(32)和第一受控電源(30)的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)有功功率能量的轉(zhuǎn)移。
8.根據(jù)權(quán)利要求4或5或7所述的饋線互聯(lián)變流器，其特征在于:所述的控制器(34)包括檢測(cè)電路、運(yùn)算電路和驅(qū)動(dòng)電路；檢測(cè)電路的一端與第一饋線單元(10)、第二饋線單元(20)、分布式發(fā)電單元或儲(chǔ)能單元單元(33)連接；驅(qū)動(dòng)電路的一端與第一受控源(30)、第二受控源(32)和分布式發(fā)電單元或儲(chǔ)能單元(33)連接；檢測(cè)電路的另一端與運(yùn)算電路一端連接；運(yùn)算電路的另一端與驅(qū)動(dòng)電路的另一端連接。
9.一種饋線互聯(lián)變流器，其特征在于:所述的饋線互聯(lián)變流器包含第一受控電源(30)、第二受控電源(32)、第一饋線單元(10)和第二饋線單元(20);第一受控電源(30)通過(guò)隔離變壓器(14)和第一饋線單元(10)連接，第一受控電源(30)、電容(31)和第二受控電源(32)通過(guò)直流母線串聯(lián)連接，第二受控電源(32)通過(guò)隔離變壓器(15)與第二饋線單元(20)連接；兩個(gè)受控電源(30、32)把第一饋線單元(10)和第二饋線單元(20)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)有功功率和無(wú)功功率在兩個(gè)饋線單元之間的流動(dòng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的饋線互聯(lián)變流器，其特征在于:由控制器(34)中的采樣檢測(cè)單元檢測(cè)第一饋線單元(10)或第二饋線單元(20)的有功功率或無(wú)功功率缺額，通過(guò)對(duì)第一受控電源(30)和第二受控電源(32)的控制，將有功功率從第一饋線單元(10)轉(zhuǎn)移至第二饋線單元(20);通過(guò)對(duì)第一受控 電源(30)和第二受控電源(32)的控制，將有功功率從第二饋線單元(20)轉(zhuǎn)移至第一饋線單元(10);通過(guò)對(duì)第一受控電源(30)的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)第一饋線單元(10)無(wú)功的補(bǔ)償，通過(guò)對(duì)第二受控電源(32)的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)第二饋線單元(20)無(wú)功的補(bǔ)償。
【文檔編號(hào)】H02J3/28GK103904675SQ201410058582
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年2月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月20日
【發(fā)明者】霍群海, 吳理心, 韋統(tǒng)振, 韓立博, 張桐碩 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院電工研究所