一種基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌補(bǔ)償裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌補(bǔ)償裝置，其包括：風(fēng)力發(fā)電機(jī)；整流單元；太陽能光伏電池板；直流升壓?jiǎn)卧?；H橋逆變單元；變壓器；并網(wǎng)逆變器；直流chopper單元；直流電流檢測(cè)裝置；直流電壓檢測(cè)裝置；交流電壓檢測(cè)裝置；控制器，其分別與所述直流電流檢測(cè)裝置、直流電壓檢測(cè)裝置、整流單元、風(fēng)力發(fā)電機(jī)以及直流升壓?jiǎn)卧B接，控制器根據(jù)交流電壓檢測(cè)裝置傳輸?shù)慕涣麟妷褐蹬袛嚯娋W(wǎng)的工作狀態(tài)，以控制H橋逆變單元輸出交流電壓而對(duì)電網(wǎng)電壓跌落或浪涌進(jìn)行補(bǔ)償，所述控制器還控制并網(wǎng)逆變器向電網(wǎng)注入電能，以及控制直流chopper單元釋放電能。本發(fā)明還公開了一種基于上述裝置進(jìn)行電壓跌落浪涌補(bǔ)償?shù)姆椒ā?br> 【專利說明】-種基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌補(bǔ)償裝置及方 法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電壓補(bǔ)償裝置和方法，尤其涉及一種基于風(fēng)光電互補(bǔ)的電壓補(bǔ)償 裝置和方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 發(fā)達(dá)國家對(duì)電能質(zhì)量水平的要求很高，電能質(zhì)量問題不僅會(huì)給工業(yè)界帶來很大 的經(jīng)濟(jì)損失，如停工和再啟動(dòng)導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加，損壞反應(yīng)靈敏設(shè)備，報(bào)廢半成品，降低產(chǎn) 品質(zhì)量，造成營銷困難而損害公司形象及和用戶的良好商業(yè)關(guān)系等，而且也會(huì)給醫(yī)療等重 要用電部門的設(shè)備帶來危害，引起嚴(yán)重的生產(chǎn)和運(yùn)行事故。美國電力研究院（EPRI)研 究顯示，電能質(zhì)量問題每年導(dǎo)致美國工業(yè)在數(shù)據(jù)，材料和生產(chǎn)力上的損失達(dá)300億美元 (Electric Power Research Institute, 1999);日本等發(fā)達(dá)國家對(duì)電能質(zhì)量要求也很高。 隨著我國高科技工業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)電能質(zhì)量水平的要求越來越高，電壓跌落、浪涌是其中 的主要問題，雖然電壓跌落、浪涌持續(xù)時(shí)間短，但是它會(huì)引起工業(yè)過程的中斷或停工，而所 引起工業(yè)過程的停工期間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于事故的本身時(shí)間，因此所造成的損失很大。
[0003] 傳統(tǒng)的方法，如電壓調(diào)節(jié)器并不能解決這些問題，而不間斷電源UPS裝置雖能解 決這些問題，但是其成本和運(yùn)行費(fèi)用都極其昂貴。為了解決上述問題，國內(nèi)外對(duì)動(dòng)態(tài)電壓補(bǔ) 償器開展了研究。相比于UPS，動(dòng)態(tài)電壓補(bǔ)償器能有效解決電壓陷落的問題，但是，儲(chǔ)能問題 一直困擾著動(dòng)態(tài)電壓補(bǔ)償器的研究，雖然有人提出最小能量注入法等先進(jìn)的方法，但是額 外的儲(chǔ)能始終影響其進(jìn)一步推廣、發(fā)展。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的之一是提供一種基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌補(bǔ)償裝置， 其利用風(fēng)能和太陽能發(fā)電對(duì)電網(wǎng)中的電壓跌落浪涌進(jìn)行補(bǔ)償，從而確保負(fù)荷電壓不發(fā)生變 化，進(jìn)而保護(hù)了負(fù)荷；同時(shí)，該裝置可利用風(fēng)能和太陽能發(fā)電為電網(wǎng)電能提供補(bǔ)充供給，從 而不需要設(shè)置額外的儲(chǔ)能元件。
[0005] 本發(fā)明的另一目的是提供一種采用上述基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌 補(bǔ)償裝置進(jìn)行電壓跌落浪涌補(bǔ)償?shù)姆椒ā?br> [0006] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌補(bǔ) 償裝置，其包括：
[0007] 風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其將風(fēng)力轉(zhuǎn)化為交流電輸出；
[0008] 整流單元，其交流輸入端與所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出端連接，將風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出端 輸出的交流電轉(zhuǎn)換為直流電輸出；
[0009] 太陽能光伏電池板，其將太陽能轉(zhuǎn)化為直流電輸出；
[0010] 直流升壓?jiǎn)卧?，其輸入端與太陽能光伏電池板的輸出端連接；
[0011] Η橋逆變單元，其直流母線與所述整流單元的直流輸出端和直流升壓?jiǎn)卧妮敵?端連接；
[0012] 變壓器，其初級(jí)線圈與所述Η橋逆變單元的輸出端連接，變壓器的次級(jí)線圈用于 串接在電網(wǎng)中；
[0013] 并網(wǎng)逆變器，其直流母線與所述Η橋逆變單元的直流母線連接于一結(jié)點(diǎn)，并網(wǎng)逆 變器的輸出端用于與電網(wǎng)連接；
[0014] 直流chopper單元，其直流母線與所述Η橋逆變單元的直流母線連接于所述結(jié) 占.
[0015] 風(fēng)電直流電流檢測(cè)裝置，其與整流單元的直流輸出端連接，以檢測(cè)整流單元輸出 的電流；
[0016] 風(fēng)電直流電壓檢測(cè)裝置，其與整流單元的直流輸出端連接，以檢測(cè)整流單元輸出 的電壓；
[0017] 光電直流電流檢測(cè)裝置，其與直流升壓?jiǎn)卧闹绷鬏敵龆诉B接，以檢測(cè)直流升壓 單元輸出的電流；
[0018] 光電直流電壓檢測(cè)裝置，其與直流升壓?jiǎn)卧闹绷鬏敵龆诉B接，以檢測(cè)直流升壓 單元輸出的電壓；
[0019] 交流電壓檢測(cè)裝置，其用以與電網(wǎng)連接，以檢測(cè)電網(wǎng)的電壓；
[0020] 控制器，其分別與所述風(fēng)電直流電流檢測(cè)裝置、風(fēng)電直流電壓檢測(cè)裝置、光電直流 電流檢測(cè)裝置、光電直流電壓檢測(cè)裝置、整流單元、直流升壓?jiǎn)卧惋L(fēng)力發(fā)電機(jī)連接，所述 控制器接收風(fēng)電直流電流檢測(cè)裝置和風(fēng)電直流電壓檢測(cè)裝置分別傳輸?shù)娘L(fēng)電直流電流值 和風(fēng)電直流電壓值，調(diào)節(jié)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速以對(duì)整流單元進(jìn)行最大功率跟蹤控制；所述控 制器還接收光電直流電流檢測(cè)裝置和光電直流電壓檢測(cè)裝置分別傳輸?shù)墓怆娭绷麟娏髦?和光電直流電壓值，以對(duì)直流升壓?jiǎn)卧M(jìn)行最大功率跟蹤控制；所述控制器還與交流電壓 檢測(cè)裝置、Η橋逆變單元、并網(wǎng)逆變器和直流chopper單元連接，所述控制器根據(jù)交流電壓 檢測(cè)裝置傳輸?shù)慕涣麟妷褐蹬袛嚯娋W(wǎng)的工作狀態(tài)，以控制Η橋逆變單元輸出交流電壓而對(duì) 電網(wǎng)電壓跌落或浪涌進(jìn)行補(bǔ)償，所述控制器還控制并網(wǎng)逆變器向電網(wǎng)注入電能，以及控制 直流chopper單元釋放電能。
[0021] 本發(fā)明所述的基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌補(bǔ)償裝置中，所述控制器可 以是數(shù)字信號(hào)處理器、單片機(jī)、計(jì)算機(jī)等電子器件或智能設(shè)備；所述判斷電網(wǎng)的工作狀態(tài)包 括檢測(cè)電網(wǎng)電壓Us是否正常，如是否有電壓跌落或浪涌。本發(fā)明所述的裝置對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī) 和太陽能光伏電池板產(chǎn)生的電能進(jìn)行控制分配；控制器根據(jù)交流電壓檢測(cè)裝置輸出判斷電 網(wǎng)的工作狀態(tài)；判斷電網(wǎng)的工作狀態(tài)正常時(shí)，控制器控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽能光伏電池板 產(chǎn)生的電能通過并網(wǎng)逆變器向電網(wǎng)注入；判斷電網(wǎng)發(fā)生電壓跌落時(shí)，控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太 陽能光伏電池板產(chǎn)生的電能通過Η橋逆變單元以及變壓器快速輸出相應(yīng)的補(bǔ)償電壓量，使 得負(fù)載端的電壓保持不變，從而保護(hù)了負(fù)載，同時(shí)控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽能光伏電池板產(chǎn) 生的電能通過并網(wǎng)逆變器向電網(wǎng)注入；判斷電網(wǎng)發(fā)生電壓浪涌時(shí)，控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽 能光伏電池板產(chǎn)生的電能通過Η橋逆變單元以及變壓器快速輸出相應(yīng)的補(bǔ)償電壓量，使得 負(fù)載端的電壓保持不變，從而保護(hù)了負(fù)載，同時(shí)利用直流Chopper單元釋放直流母線多余 的能量，維持直流母線電壓的穩(wěn)定。
[0022] 本發(fā)明所述的裝置利用了綠色環(huán)保的風(fēng)能和太陽能，解決了電網(wǎng)電壓跌落與浪涌 的補(bǔ)償以及儲(chǔ)能問題，此外裝置中的并網(wǎng)逆變器采取前饋方式，從而不增加變壓器與Η橋 逆變單元的額外容量。
[0023] 進(jìn)一步地，在上述基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌補(bǔ)償裝置中，所述控制 器包括數(shù)字信號(hào)處理器。
[0024] 進(jìn)一步地，在上述基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌補(bǔ)償裝置中，所述風(fēng)電 直流電流檢測(cè)裝置和/或光電直流電流檢測(cè)裝置分別包括直流電流傳感器。
[0025] 進(jìn)一步地，在上述基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌補(bǔ)償裝置中，所述風(fēng)電 直流電壓檢測(cè)裝置和/或光電直流電壓檢測(cè)裝置分別包括直流電壓傳感器。
[0026] 進(jìn)一步地，在上述基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌補(bǔ)償裝置中，所述交流 電壓檢測(cè)裝置包括交流電壓傳感器。
[0027] 相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種采用上述基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌補(bǔ) 償裝置進(jìn)行電壓跌落浪涌補(bǔ)償?shù)姆椒?，其包括步驟：
[0028] 采用風(fēng)力發(fā)電機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為交流電輸出，采用太陽能光伏電池板將太陽能轉(zhuǎn)化 為直流電輸出；
[0029] 采用整流單元將風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出的交流電轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電后輸出，采用直流 升壓?jiǎn)呜⑻柲芄夥姵剌敵龅闹绷麟娨厕D(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電后輸出；
[0030] 采用控制器對(duì)整流單元和直流升壓?jiǎn)卧謩e進(jìn)行最大功率跟蹤控制以使整流單 元輸出的直流電和直流升壓?jiǎn)卧敵龅闹绷麟姷挠泄β示鶠樽畲螅?br> [0031] 采用Η橋逆變單元和并網(wǎng)逆變器將整流單元和直流升壓?jiǎn)卧敵龅闹绷麟娹D(zhuǎn)變 為交流電；
[0032] 采用控制器檢測(cè)電網(wǎng)電壓Us是否正常：若判斷為是，則使控制器控制Η橋逆變單 元向電網(wǎng)輸出的交流電壓為零，并控制并網(wǎng)逆變器將產(chǎn)生的風(fēng)光電能全部注入電網(wǎng)；若判 斷為否，則進(jìn)一步判斷電網(wǎng)是發(fā)生了電壓跌落還是發(fā)生了電壓浪涌：若判斷為電壓跌落， 則控制Η橋逆變單元向電網(wǎng)輸出的交流電壓Uj = UsO-Us，并控制并網(wǎng)逆變器將剩余的風(fēng) 光電能注入電網(wǎng)；若判斷為電壓浪涌，則控制Η橋逆變單元向電網(wǎng)輸出的交流電壓Uj = Us〇-Us，并控制直流chopper單元釋放多余的風(fēng)光電能，以維持直流母線電壓的穩(wěn)定；其中 UsO為電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)交流供電電壓值。
[0033] 本發(fā)明所述的基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌補(bǔ)償方法，利用本發(fā)明所述 的基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌補(bǔ)償裝置實(shí)現(xiàn)。電網(wǎng)電壓U s通過交流電壓檢測(cè) 裝置檢測(cè)。
[0034] 進(jìn)一步地，所述對(duì)整流單元進(jìn)行最大功率跟蹤控制的步驟為：控制器檢測(cè)整流單 元輸出的有功功率，判斷本次輸出的有功功率是否大于上次輸出的有功功率，若判斷為是， 則增大風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，若判斷為否，則維持風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速不變。
[0035] 更進(jìn)一步地，在上述方法中，分別采用風(fēng)電直流電流檢測(cè)裝置和風(fēng)電直流電壓檢 測(cè)裝置檢測(cè)整流單元輸出的直流電的電流I w和電壓Uw，以獲得整流單元輸出的有功功率Pw =UWXIW。
[0036] 進(jìn)一步地，所述對(duì)直流升壓?jiǎn)卧M(jìn)行最大功率跟蹤控制的步驟為：控制器檢測(cè)直 流升壓?jiǎn)卧敵龅挠泄β?，判斷本次輸出的有功功率是否大于上次輸出的有功功率，?判斷為是，則增加直流升壓?jiǎn)卧恼伎毡?，若判斷為否，則維持直流升壓?jiǎn)卧恼伎毡炔?變。
[0037] 更進(jìn)一步地，在上述方法中，分別采用光電直流電流檢測(cè)裝置和光電直流電壓檢 測(cè)裝置檢測(cè)直流升壓?jiǎn)卧敵龅闹绷麟姷碾娏鱅 pv和電壓Upv，以獲得直流升壓?jiǎn)卧敵龅?有功功率Ppv = UpvXIpv。
[0038] 進(jìn)一步地，在上述基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌補(bǔ)償方法中，當(dāng)90% USQ彡Us彡110% US(I，則判斷電網(wǎng)電壓Us為正常；當(dāng)Us < 90% US(I，則判斷為電壓跌落；當(dāng) Us > 110% US(I，則判斷為電壓浪涌。
[0039] 本發(fā)明所述的基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌補(bǔ)償裝置，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0040] 1)能夠有效解決電網(wǎng)電壓跌落與浪涌的補(bǔ)償問題，從而保護(hù)負(fù)荷；
[0041] 2)采用變壓器方式，使得適用電壓范圍更寬；
[0042] 3)有效利用了綠色環(huán)保的風(fēng)能和太陽能，可以不用額外設(shè)置儲(chǔ)能單元；此外，風(fēng) 能和太陽能之間形成了一種互補(bǔ)關(guān)系，進(jìn)一步保證了能源的供給；
[0043] 4)裝置中的并網(wǎng)逆變器采取前饋方式，從而不增加變壓器與Η橋逆變單元的額外 容量。
[0044] 本發(fā)明所述基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌補(bǔ)償方法基于上述裝置同樣 具有上述優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0045] 圖1為本發(fā)明所述的基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌補(bǔ)償裝置在一種實(shí) 施方式下的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0046] 圖2為本發(fā)明所述的基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌補(bǔ)償裝置的Η橋逆變 單元拓?fù)鋱D。
[0047] 圖3為本發(fā)明所述的基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌補(bǔ)償裝置的并網(wǎng)逆 變器拓?fù)鋱D。
[0048] 圖4為本發(fā)明所述的基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌補(bǔ)償方法在一種實(shí) 施方式下的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0049] 以下將根據(jù)具體實(shí)施例及說明書附圖對(duì)本發(fā)明所述的基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型 電壓跌落浪涌補(bǔ)償裝置做進(jìn)一步說明，但是該說明并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。
[0050] 圖1顯示了本發(fā)明所述的基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌補(bǔ)償裝置的一 種實(shí)施例。圖2和圖3分別顯示了該實(shí)施例中的Η橋逆變單元3和并網(wǎng)逆變器8的拓?fù)鋱D。
[0051] 如圖1所示，該裝置包括：控制器1、整流單元21、直流升壓?jiǎn)卧?2、Η橋逆變單元 3、變壓器4、風(fēng)電直流電壓傳感器51、風(fēng)電直流電流傳感器61、光電直流電壓傳感器52、光 電直流電流傳感器62、交流電壓傳感器7、并網(wǎng)逆變器8、直流Chopper單元9、風(fēng)力發(fā)電機(jī) 11以及太陽能光伏電池板12 ;其中，控制器1由中央處理單元實(shí)現(xiàn)，其核心是數(shù)字信號(hào)處理 器；控制器1的整流控制端與整流單元21相應(yīng)的控制端相連，控制器1的直流升壓控制端 與直流升壓?jiǎn)卧?2相應(yīng)的控制端相連，控制器1的Η橋逆變控制端與Η橋逆變單元3相應(yīng) 的控制端相連；控制器1的風(fēng)電直流電壓輸入端與風(fēng)電直流電壓傳感器51的輸出端相連， 控制器1的風(fēng)電直流電流輸入端與風(fēng)電直流電流傳感器61的輸出端相連，控制器1的光電 直流電壓輸入端與光電直流電壓傳感器52的輸出端相連，控制器1的光電直流電流輸入端 與光電直流電流傳感器62的輸出端相連，控制器1的交流電流輸入端與交流電壓傳感器7 的輸出端相連，控制器1的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子角度輸入信號(hào)輸入端與風(fēng)力發(fā)電機(jī)11的測(cè)速碼 盤輸出端相連，控制器1的并網(wǎng)逆變控制端與并網(wǎng)逆變器8相應(yīng)的控制端相連，控制器1的 直流Chopper單元控制端與直流Chopper單元9相應(yīng)的控制端相連；整流單元21的交流輸 入端與風(fēng)力發(fā)電機(jī)11的輸出端相連，直流升壓?jiǎn)卧?2的輸入端與太陽能光伏電池板12的 輸出端相連，整流單元21的直流輸出端和直流升壓?jiǎn)卧?2的輸出端均與Η橋逆變單元3、 并網(wǎng)逆變器8和直流Chopper單元9的直流母線端相連；Η橋逆變單元3的交流輸出端與變 壓器4的初級(jí)線圈的兩端相連；變壓器4的次級(jí)線圈串接在電網(wǎng)的輸電線中，分別與電網(wǎng)的 供電端S和負(fù)載端L相連；風(fēng)電直流電壓傳感器51的輸入端與整流單元21的直流輸出端 相連；風(fēng)電直流電流傳感器61的輸入端串接于整流單元21的直流輸出端，光電直流電壓傳 感器52的輸入端與直流升壓?jiǎn)卧?2的直流輸出端相連；光電直流電流傳感器62的輸入端 串接于直流升壓?jiǎn)卧?2的直流輸出端；交流電壓傳感器7的輸入端與電網(wǎng)供電端S相連； 并網(wǎng)逆變器8的直流母線端與Η橋逆變單元3的直流母線端、整流單元2的直流輸出端以 及直流Chopper單元9的直流母線端相連，并網(wǎng)逆變器8的交流輸出端與電網(wǎng)供電端S相 連。如圖2所示，Η橋逆變單元3的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括若干三極管，其連接方式如圖，圖中DC+和 DC-分別為直流母線的正極和負(fù)極；AC為交流輸出端。如圖3所示，并網(wǎng)逆變器8的拓?fù)浣Y(jié) 構(gòu)包括若干三極管，其連接方式如圖，圖中DC+和DC-分別為直流母線的正極和負(fù)極；AC為 交流輸出端。
[0052] 該裝置工作時(shí)，整流單元21將風(fēng)力發(fā)電機(jī)11產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)換為直流電輸出，直 流升壓?jiǎn)卧?2將太陽能光伏電池板12產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為直流電輸出；控制器1接收風(fēng) 電直流電流傳感器61、風(fēng)電直流電壓傳感器51、光電直流電流傳感器62以及光電直流電壓 傳感器52傳輸?shù)闹绷麟娏髦岛椭绷麟妷褐?，調(diào)節(jié)風(fēng)力發(fā)電機(jī)11的轉(zhuǎn)速以對(duì)整流單元21進(jìn) 行最大功率跟蹤控制，同時(shí)調(diào)節(jié)直流升壓?jiǎn)卧恼伎毡纫詫?duì)直流升壓?jiǎn)卧?2進(jìn)行最大功 率跟蹤控制；控制器1還根據(jù)交流電壓傳感器7傳輸?shù)慕涣麟妷褐蹬袛嚯娋W(wǎng)的工作狀態(tài)，以 控制Η橋逆變單元3輸出交流電壓而對(duì)電網(wǎng)電壓跌落或浪涌進(jìn)行補(bǔ)償，具體來說，控制器1 判斷電網(wǎng)的工作狀態(tài)正常時(shí)，控制器1控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)11和太陽能光伏電池板12產(chǎn)生的 電能通過并網(wǎng)逆變器8向電網(wǎng)注入；判斷電網(wǎng)發(fā)生電壓跌落時(shí)，控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)11和太陽 能光伏電池板12產(chǎn)生的電能通過Η橋逆變單元3以及變壓器4快速輸出相應(yīng)的補(bǔ)償電壓 量，使得負(fù)載端L的電壓隊(duì)保持不變，從而保護(hù)了負(fù)載，同時(shí)控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)11和太陽能 光伏電池板12產(chǎn)生的電能通過并網(wǎng)逆變器8向電網(wǎng)注入；控制器1判斷電網(wǎng)發(fā)生電壓浪涌 時(shí)，控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)11和太陽能光伏電池板12產(chǎn)生的電能通過Η橋逆變單元3以及變壓 器4快速輸出相應(yīng)的補(bǔ)償電壓量，使得負(fù)載端L的電壓隊(duì)保持不變，從而保護(hù)了負(fù)載，同時(shí) 利用直流Chopper單元9釋放直流母線多余的能量，維持直流母線電壓的穩(wěn)定。
[0053] 圖4為基于上述裝置的本發(fā)明所述的基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌補(bǔ) 償方法在一種實(shí)施方式下的流程圖。
[0054] 請(qǐng)結(jié)合圖1參考圖4,該方法應(yīng)用于上述裝置，通過所測(cè)的整流單元21輸出的直 流電的直流電壓u w和直流電流Iw計(jì)算整流單元21輸出的功率Pw，并對(duì)其進(jìn)行最大功率跟 蹤控制，通過所測(cè)的直流升壓?jiǎn)卧?2輸出的直流電的直流電壓Upv和直流電流Ipv計(jì)算直流 升壓?jiǎn)卧?2輸出的功率Ppv，并對(duì)其進(jìn)行最大功率跟蹤控制；通過檢測(cè)電網(wǎng)的交流供電電壓 Us，判斷電網(wǎng)交流電壓是否正常，當(dāng)發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)電壓跌落或浪涌時(shí)，控制器1控制Η橋逆變單 元3輸出相應(yīng)的交流電壓變化量，該變化量通過變壓器4對(duì)負(fù)載端電壓隊(duì)進(jìn)行補(bǔ)償，從而 使負(fù)載端電壓隊(duì)不受電網(wǎng)電壓異常影響，同時(shí)控制并網(wǎng)逆變器8將風(fēng)力發(fā)電機(jī)11和太陽 能光伏電池板12輸出的電能注入到電網(wǎng)；當(dāng)電網(wǎng)電壓浪涌引起直流母線電壓上升時(shí)，通過 直流Chopper單元9將多余的能量釋放掉。
[0055] 具體步驟如下：
[0056] 1)通過控制器1測(cè)量交流供電電壓Us、整流單元21輸出的直流電壓Uw與直流電 流I w、風(fēng)力發(fā)電機(jī)11的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子角度、直流升壓?jiǎn)卧?2輸出的直流電壓Upv與直流電流 Ipv ;
[0057] 2)通過控制器1計(jì)算整流單元21輸出有功功率Pw :PW = UWX Iw以及直流升壓?jiǎn)?元22輸出有功功率Ppv :Ppv = UPVX Ipv ;
[0058] 3)通過控制器1控制整流單元21進(jìn)行風(fēng)電的最大功率跟蹤：
[0059] 判斷本次整流單元21輸出有功功率Pw是否大于上次輸出值，若是則繼續(xù)增大風(fēng) 力發(fā)電機(jī)11的轉(zhuǎn)速；否則，維持風(fēng)力發(fā)電機(jī)11的轉(zhuǎn)速不變；
[0060] 通過控制器1控制直流升壓?jiǎn)卧?2進(jìn)行太陽能光伏發(fā)電的最大功率跟蹤：
[0061] 判斷本次直流升壓?jiǎn)卧?2輸出有功功率Ppv是否大于上次輸出值，若判斷為是，則 增加直流升壓?jiǎn)卧恼伎毡龋襞袛酁榉?，則維持直流升壓?jiǎn)卧恼伎毡炔蛔儯?br> [0062] 4)設(shè)US(I為電網(wǎng)正常時(shí)交流供電電壓值，控制器1通過交流電壓傳感器7檢測(cè)電 網(wǎng)電壓1是否正常 ：
[0063] 若交流供電電壓隊(duì)低于正常電壓US(I的90%時(shí)，則判斷為電網(wǎng)電壓跌落，控制器1 控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)11和太陽能光伏電池板12產(chǎn)生的電能通過Η橋逆變單元3輸出補(bǔ)償，使 得變壓器4輸出的電壓滿足％ = (USCI-US)(此時(shí)變壓器4輸出的交流電壓相位與電網(wǎng)電壓 的相位相同），同時(shí)將多余的風(fēng)光電通過并網(wǎng)逆變器8向電網(wǎng)注入功率；
[0064] 若交流供電電壓Us高于正常電壓US(I的110 %時(shí)，則判斷為電網(wǎng)電壓浪涌，控制器 1控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)11和太陽能光伏電池板12產(chǎn)生的電能通過Η橋逆變單元3輸出補(bǔ)償， 使得變壓器4輸出的電壓滿足％ = (USCI-US)(此時(shí)變壓器4輸出的交流電壓相位與電網(wǎng)電 壓的相位相反），同時(shí)通過直流Chopper單元9釋放多余的能量，從而維持直流母線電壓穩(wěn) 定。
[0065] 若以上兩種情況都不符合，則判斷為電網(wǎng)電壓Us正常，即交流供電電壓Us滿足 90% US(I彡Us彡110% US(I，控制器1控制Η橋逆變單元3輸出補(bǔ)償為零，使得變壓器4注入 供電交流線路電壓為零，同時(shí)將風(fēng)力發(fā)電機(jī)11和太陽能光伏電池板12產(chǎn)生的電能通過并 網(wǎng)逆變器8向電網(wǎng)注入功率。
[〇〇66] 需要注意的是，以上所列舉的實(shí)施例僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例。顯然本發(fā)明不局 限于以上實(shí)施例，隨之做出的類似變化或變形是本領(lǐng)域技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容直 接得出或者很容易便聯(lián)想到的，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌補(bǔ)償裝置，其特征在于，包括： 風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其將風(fēng)力轉(zhuǎn)化為交流電輸出； 整流單元，其交流輸入端與所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出端連接，將風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出端輸出 的交流電轉(zhuǎn)換為直流電輸出； 太陽能光伏電池板，其將太陽能轉(zhuǎn)化為直流電輸出； 直流升壓?jiǎn)卧?，其輸入端與太陽能光伏電池板的輸出端連接； Η橋逆變單元，其直流母線與所述整流單元的直流輸出端和直流升壓?jiǎn)卧妮敵龆诉B 接； 變壓器，其初級(jí)線圈與所述Η橋逆變單元的輸出端連接，變壓器的次級(jí)線圈用于串接 在電網(wǎng)中； 并網(wǎng)逆變器，其直流母線與所述Η橋逆變單元的直流母線連接于一結(jié)點(diǎn)，并網(wǎng)逆變器 的輸出端用于與電網(wǎng)連接； 直流chopper單元，其直流母線與所述Η橋逆變單元的直流母線連接于所述結(jié)點(diǎn)； 風(fēng)電直流電流檢測(cè)裝置，其與整流單元的直流輸出端連接，以檢測(cè)整流單元輸出的電 流； 風(fēng)電直流電壓檢測(cè)裝置，其與整流單元的直流輸出端連接，以檢測(cè)整流單元輸出的電 壓； 光電直流電流檢測(cè)裝置，其與直流升壓?jiǎn)卧闹绷鬏敵龆诉B接，以檢測(cè)直流升壓?jiǎn)卧?輸出的電流； 光電直流電壓檢測(cè)裝置，其與直流升壓?jiǎn)卧闹绷鬏敵龆诉B接，以檢測(cè)直流升壓?jiǎn)卧?輸出的電壓； 交流電壓檢測(cè)裝置，其用以與電網(wǎng)連接，以檢測(cè)電網(wǎng)的電壓； 控制器，其分別與所述風(fēng)電直流電流檢測(cè)裝置、風(fēng)電直流電壓檢測(cè)裝置、光電直流電流 檢測(cè)裝置、光電直流電壓檢測(cè)裝置、整流單元、直流升壓?jiǎn)卧惋L(fēng)力發(fā)電機(jī)連接，所述控制 器接收風(fēng)電直流電流檢測(cè)裝置和風(fēng)電直流電壓檢測(cè)裝置分別傳輸?shù)娘L(fēng)電直流電流值和風(fēng) 電直流電壓值，調(diào)節(jié)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速以對(duì)整流單元進(jìn)行最大功率跟蹤控制；所述控制器 還接收光電直流電流檢測(cè)裝置和光電直流電壓檢測(cè)裝置分別傳輸?shù)墓怆娭绷麟娏髦岛凸?電直流電壓值，以對(duì)直流升壓?jiǎn)卧M(jìn)行最大功率跟蹤控制；所述控制器還與交流電壓檢測(cè) 裝置、Η橋逆變單元、并網(wǎng)逆變器和直流chopper單元連接，所述控制器根據(jù)交流電壓檢測(cè) 裝置傳輸?shù)慕涣麟妷褐蹬袛嚯娋W(wǎng)的工作狀態(tài)，以控制Η橋逆變單元輸出交流電壓而對(duì)電網(wǎng) 電壓跌落或浪涌進(jìn)行補(bǔ)償，所述控制器還控制并網(wǎng)逆變器向電網(wǎng)注入電能，以及控制直流 chopper單元釋放電能。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌補(bǔ)償裝置，其特征在 于，所述控制器包括數(shù)字信號(hào)處理器。
3. 如權(quán)利要求1所述的基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌補(bǔ)償裝置，其特征在 于，所述風(fēng)電直流電流檢測(cè)裝置和/或光電直流電流檢測(cè)裝置分別包括直流電流傳感器。
4. 如權(quán)利要求1所述的基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌補(bǔ)償裝置，其特征在 于，所述風(fēng)電直流電壓檢測(cè)裝置和/或光電直流電壓檢測(cè)裝置分別包括直流電壓傳感器。
5. 如權(quán)利要求1所述的基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌補(bǔ)償裝置，其特征在 于，所述交流電壓檢測(cè)裝置包括交流電壓傳感器。
6. 采用如權(quán)利要求1所述的基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌補(bǔ)償裝置進(jìn)行電 壓跌落浪涌補(bǔ)償?shù)姆椒?，其特征在于，包括步驟： 采用風(fēng)力發(fā)電機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為交流電輸出，采用太陽能光伏電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為直 流電輸出； 采用整流單元將風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出的交流電轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電后輸出，采用直流升壓 單兀將太陽能光伏電池輸出的直流電也轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電后輸出； 采用控制器對(duì)整流單元和直流升壓?jiǎn)卧謩e進(jìn)行最大功率跟蹤控制以使整流單元輸 出的直流電和直流升壓?jiǎn)卧敵龅闹绷麟姷挠泄β示鶠樽畲螅? 采用Η橋逆變單元和并網(wǎng)逆變器將整流單元和直流升壓?jiǎn)卧敵龅闹绷麟娹D(zhuǎn)變?yōu)榻?流電； 采用控制器檢測(cè)電網(wǎng)電壓Us是否正常：若判斷為是，則使控制器控制Η橋逆變單元向 電網(wǎng)輸出的交流電壓為零，并控制并網(wǎng)逆變器將產(chǎn)生的風(fēng)光電能全部注入電網(wǎng)；若判斷為 否，則進(jìn)一步判斷電網(wǎng)是發(fā)生了電壓跌落還是發(fā)生了電壓浪涌：若判斷為電壓跌落，則控制 Η橋逆變單元向電網(wǎng)輸出的交流電壓υ」= υ3(Γυ3，并控制并網(wǎng)逆變器將剩余的風(fēng)光電能注入 電網(wǎng)；若判斷為電壓浪涌，則控制Η橋逆變單元向電網(wǎng)輸出的交流電壓％ = Us(l-Us，并控制 直流chopper單元釋放多余的風(fēng)光電能，以維持直流母線電壓的穩(wěn)定；其中U s(l為電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) 交流供電電壓值。
7. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述對(duì)整流單元進(jìn)行最大功率跟蹤控制的 步驟為：控制器檢測(cè)整流單元輸出的有功功率，判斷本次輸出的有功功率是否大于上次輸 出的有功功率，若判斷為是，則增大風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，若判斷為否，則維持風(fēng)力發(fā)電機(jī)的 轉(zhuǎn)速不變。
8. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，分別采用風(fēng)電直流電流檢測(cè)裝置和風(fēng)電直 流電壓檢測(cè)裝置檢測(cè)整流單元輸出的直流電的電流I w和電壓Uw，以獲得整流單元輸出的有 功功率Pw = UWXIW。
9. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述對(duì)直流升壓?jiǎn)卧M(jìn)行最大功率跟蹤控 制的步驟為：控制器檢測(cè)直流升壓?jiǎn)卧敵龅挠泄β剩袛啾敬屋敵龅挠泄β适欠翊?于上次輸出的有功功率，若判斷為是，則增加直流升壓?jiǎn)卧恼伎毡?，若判斷為否，則維持 直流升壓?jiǎn)卧恼伎毡炔蛔儭?br> 10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，分別采用光電直流電流檢測(cè)裝置和光電直 流電壓檢測(cè)裝置檢測(cè)直流升壓?jiǎn)卧敵龅闹绷麟姷碾娏鱅 pv和電壓Upv，以獲得直流升壓?jiǎn)?元輸出的有功功率Ppv = UPVX Ipv。
11. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，當(dāng)90% US(I彡Us彡110% US(I，則判斷電網(wǎng) 電壓1為正常；當(dāng)％<90(%%(|，則判斷為電壓跌落 ；當(dāng)％>110(%%(|，則判斷為電壓浪涌。
【文檔編號(hào)】H02J3/38GK104104086SQ201410301609
【公開日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月27日
【發(fā)明者】王坤, 趙艷萍, 戴明明, 劉瑞, 王奎紅, 李志永 申請(qǐng)人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)安徽省電力公司亳州供電公司