一種實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)不同運(yùn)行模式平滑切換的動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)不同運(yùn)行模式平滑切換的動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器，以混合級聯(lián)H橋多電平逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為主體框架，直流儲(chǔ)能單元采用微網(wǎng)中自帶的風(fēng)電機(jī)組-蓄電池組，通過濾波單元串聯(lián)接入配電網(wǎng)與微網(wǎng)中的敏感負(fù)荷之間，動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器可以伴隨微網(wǎng)工作在并網(wǎng)運(yùn)行方式、由并網(wǎng)向孤島切換運(yùn)行方式、孤島方式3種運(yùn)行模式，當(dāng)檢測到微網(wǎng)系統(tǒng)將要進(jìn)行兩種運(yùn)行模式切換時(shí)，DVR裝置迅速動(dòng)作，向系統(tǒng)注入補(bǔ)償電壓，使得微網(wǎng)能夠平滑地由一種運(yùn)行模式過渡到另一種運(yùn)行模式。本發(fā)明確保了微網(wǎng)中敏感負(fù)荷的供電可靠性；不僅可以解決微網(wǎng)中出現(xiàn)的暫態(tài)電能質(zhì)量問題，而且在很大程度上減少了原有DVR的備用狀態(tài)，提高了設(shè)備的利用率。
【專利說明】—種實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)不同運(yùn)行模式平滑切換的動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)不同運(yùn)行模式平滑切換的動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器，屬于暫態(tài)電能質(zhì)量擾動(dòng)信號的分析與治理領(lǐng)域，特別適合于治理微網(wǎng)在進(jìn)行不同運(yùn)行模式切換時(shí)出現(xiàn)的短暫電壓擾動(dòng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著近幾年智能電網(wǎng)概念的普及以及各項(xiàng)研究工作的深入，將分布式發(fā)電供能系統(tǒng)以微電網(wǎng)的形式接入到大電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行是電網(wǎng)下一步的發(fā)展方向。雖然微電網(wǎng)具備靈活性、可接入性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性等諸多優(yōu)點(diǎn)，但是微網(wǎng)存在并網(wǎng)與孤島運(yùn)行這兩種工作模式，當(dāng)發(fā)生這兩種運(yùn)行模式的切換時(shí)，會(huì)有瞬間電壓暫降或暫升的過程，若不采取相關(guān)措施，微網(wǎng)內(nèi)部的微源和敏感負(fù)荷的電能質(zhì)量會(huì)受到很大的影響，特別是近年來不同程度的電壓暫降、暫升、短時(shí)中斷以及振蕩等暫態(tài)電能質(zhì)量擾動(dòng)問題已經(jīng)給醫(yī)院、機(jī)場、銀行、精密電子元器件制造業(yè)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)監(jiān)控中心等場所造成重大的經(jīng)濟(jì)損失；同時(shí)，因微網(wǎng)一般處于配電網(wǎng)的末端，微網(wǎng)中的敏感負(fù)荷極易受電網(wǎng)電壓暫降、跌落、短時(shí)中斷以及其他擾動(dòng)的影響，而且微網(wǎng)中的隨機(jī)性能源如太陽能、風(fēng)能等也會(huì)對負(fù)荷的電能質(zhì)量產(chǎn)生或多或少的影響。所有這些負(fù)面影響都極大地限制了微網(wǎng)自身優(yōu)勢的最大發(fā)揮。
[0003]并網(wǎng)和孤島雙模式運(yùn)行能力是微網(wǎng)實(shí)現(xiàn)其技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢的關(guān)鍵。當(dāng)微網(wǎng)根據(jù)自身情況需要獨(dú)立運(yùn)行或主網(wǎng)內(nèi)部發(fā)生電能質(zhì)量擾動(dòng)故障問題時(shí)，應(yīng)迅速斷開與主網(wǎng)的公共連接點(diǎn)，轉(zhuǎn)入孤島運(yùn)行模式；當(dāng)主網(wǎng)供電恢復(fù)正常時(shí)，微網(wǎng)將通過公共連接點(diǎn)重新聯(lián)入公共電網(wǎng)。兩種運(yùn)行模式間平滑切換是保證微網(wǎng)在兩種運(yùn)行模式間平穩(wěn)過渡的關(guān)鍵技術(shù)，也是對電網(wǎng)中敏感負(fù)荷正常供電的保證。在模式轉(zhuǎn)換過程中，會(huì)有瞬間電壓暫降或暫升的過程，需要采用相應(yīng)的電能補(bǔ)償設(shè)備，以保證切換過程的平穩(wěn)性。
[0004]目前最常用的改善電能質(zhì)量擾動(dòng)的有效方法是采用動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器(DynamicVoltage Restore, DVR)。它是一種電壓源型電力電子補(bǔ)償裝置，串接于電源和重要負(fù)荷之間，具有良好的動(dòng)態(tài)性能。當(dāng)發(fā)生短時(shí)電壓擾動(dòng)時(shí)，DVR能在很短的時(shí)間(幾個(gè)毫秒)內(nèi)將故障處電壓恢復(fù)到正常值。相對于其他幾種電能質(zhì)量治理裝置而言，DVR具有更高的靈活性，是最經(jīng)濟(jì)、最有效的手段，應(yīng)用前景非常廣闊。由于DVR裝置是一種比較理想的用戶端電能質(zhì)量的保護(hù)裝置，所以對其研究成為國內(nèi)外的一個(gè)熱點(diǎn)，尤其是在理論研究方面，研究成果主要是針對DVR的直流儲(chǔ)能、DVR的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、DVR的補(bǔ)償策略或控制方法等方面。
[0005]但是目前大部分都是針對配電網(wǎng)中出現(xiàn)的電能質(zhì)量擾動(dòng)開展的研究工作，對微網(wǎng)中DVR裝置的研究尚少。隨著微網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)一步普及，最大程度發(fā)揮微網(wǎng)的作用，削弱微網(wǎng)由并網(wǎng)向孤島運(yùn)行模式切換時(shí)出現(xiàn)的瞬時(shí)電能質(zhì)量擾動(dòng)對敏感負(fù)荷產(chǎn)生的影響,加快研究適合于微網(wǎng)環(huán)境下的DVR，減少經(jīng)濟(jì)損失，意義重大。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]針對目前微網(wǎng)在并網(wǎng)運(yùn)行模式下以及由并網(wǎng)向孤島運(yùn)行模式切換中出現(xiàn)的瞬時(shí)電壓擾動(dòng)問題，本發(fā)明提出了一種實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)不同運(yùn)行模式平滑切換的動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器，用以解決微網(wǎng)中出現(xiàn)的暫態(tài)電能質(zhì)量問題，確保微網(wǎng)中敏感負(fù)荷的供電可靠性。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)不同運(yùn)行模式平滑切換的動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器(Dynamic Voltage Restore,DVR)，該動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器DVR以一個(gè)混合級聯(lián)的H橋多電平逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為主體框架，直流儲(chǔ)能單元采用微網(wǎng)中自帶的風(fēng)電機(jī)組-蓄電池組，通過濾波單元串聯(lián)接入配電網(wǎng)與微網(wǎng)中的敏感負(fù)荷之間。DVR可以伴隨微網(wǎng)工作在并網(wǎng)運(yùn)行方式、由并網(wǎng)向孤島切換運(yùn)行方式、孤島方式3種運(yùn)行模式，當(dāng)檢測到微網(wǎng)系統(tǒng)將要進(jìn)行兩種運(yùn)行模式切換時(shí)，DVR裝置迅速動(dòng)作，向系統(tǒng)注入補(bǔ)償電壓，使得微網(wǎng)能夠平滑地由一種運(yùn)行模式過渡到另一種運(yùn)行模式，確保了微網(wǎng)中敏感負(fù)荷的供電可靠性，該DVR裝置不僅可以解決微網(wǎng)中出現(xiàn)的暫態(tài)電能質(zhì)量問題，而且在很大程度上減少了原有DVR的備用狀態(tài)，提高了設(shè)備的利用率。具體包括如下部分:
1.DVR是以一個(gè)混合級聯(lián)H橋多電平逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為主體框架，無需串聯(lián)變壓器，避免因變壓器的接入而帶來的諧波、激磁、相位跳變問題。逆變器采用基于d-q變換的電壓檢測方法以及基于最小能量補(bǔ)償控制策略，對配電網(wǎng)系統(tǒng)電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)、快速準(zhǔn)確地檢測與補(bǔ)償，確保敏感負(fù)荷的供電不受配電網(wǎng)故障的影響；
2.DVR采用微網(wǎng)中自帶的風(fēng)電機(jī)組-蓄電池儲(chǔ)能，可以方便地為DVR提供補(bǔ)償所需的能量，減少附加儲(chǔ)能設(shè)備的使用，從而能夠精簡DVR的體積，降低設(shè)備維修成本；
3.通過控制系統(tǒng)中不同的斷路器以及半導(dǎo)體開關(guān)器件，可以實(shí)現(xiàn)DVR的不同工作狀態(tài)，從而更為有效地治理微網(wǎng)處在并網(wǎng)以及由并網(wǎng)向孤島切換的短暫過程中出現(xiàn)的暫態(tài)電能質(zhì)量問題，實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)并網(wǎng)與孤島運(yùn)行狀態(tài)的平滑切換，可減小兩種運(yùn)行模式在過渡過程中發(fā)生的振蕩對微網(wǎng)內(nèi)部敏感負(fù)荷的影響，提高微網(wǎng)的電能質(zhì)量和供電可靠性。
[0008]4.當(dāng)微網(wǎng)處在孤島運(yùn)行模式下，DVR可以運(yùn)行在微電源方式，實(shí)現(xiàn)對微網(wǎng)中敏感負(fù)荷的直接供電，而不需要通過外部電網(wǎng)供電，這樣可以進(jìn)一步減少大電網(wǎng)的投入，提高DVR裝置的利用率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，該DVR裝置系統(tǒng)包括風(fēng)電機(jī)組、風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)子側(cè)AC/DC變換器、蓄電池組、DC/DC變換器、具有脈沖寬度調(diào)制(Pulse Width Modulat1n, PWM)功能的混合級聯(lián)H橋多電平逆變器和采用功率因數(shù)校正電路的整流器，以及控制斷路器QF2跳閘線圈的半導(dǎo)體開關(guān)4和功率半導(dǎo)體開關(guān)^、高。靜態(tài)開關(guān)PCU,作為微網(wǎng)與配電網(wǎng)的公共連接點(diǎn)與分隔點(diǎn)，通過控制此開關(guān)可實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)的不同運(yùn)行模式；^開關(guān)用于控制DVR裝置以及微網(wǎng)的工作模式。其中，若巧斷開，則表示DVR裝置未接入到整個(gè)系統(tǒng)中，處于備用狀態(tài);若故閉合，則表示DVR裝置已接入到整個(gè)系統(tǒng)中，處于工作狀態(tài)；^控制風(fēng)電機(jī)組的投切運(yùn)行，&、S4開關(guān)用于控制蓄電池組的工作方式，即控制蓄電池組的充放電。所有開關(guān)均由能量管理系統(tǒng)控制。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，當(dāng)微網(wǎng)與配電網(wǎng)處于并網(wǎng)運(yùn)行模式下，PCU與芬閉合，負(fù)荷由配電網(wǎng)直接供電。當(dāng)檢測到負(fù)荷電壓正常時(shí)，^閉合，S2 斷開，此時(shí)DVR不向電網(wǎng)輸送能量，蓄電池組可通過整流器以及降壓DC/DC變換器進(jìn)行充電；當(dāng)遇到風(fēng)速強(qiáng)的天氣，風(fēng)電機(jī)組也可通過轉(zhuǎn)子側(cè)變換器向蓄電池組進(jìn)行充電；當(dāng)配電網(wǎng)或者微電網(wǎng)發(fā)生電壓暫降或短時(shí)中斷時(shí)，各需立即斷開，DVR裝置迅速動(dòng)作，由備用狀態(tài)立即轉(zhuǎn)為工作狀態(tài)，對電壓進(jìn)行檢測補(bǔ)償，有效地抑制電壓暫降，保護(hù)敏感負(fù)荷免受電能擾動(dòng)影響；當(dāng)檢測到系統(tǒng)將要進(jìn)行兩種運(yùn)行模式切換時(shí)，無論外界條件如何，能量管理系統(tǒng)都將閉合4，蓄電池組處于放電狀態(tài)，以確保微網(wǎng)中敏感負(fù)荷的電能質(zhì)量不受運(yùn)行模式切換所帶來的瞬時(shí)電壓擾動(dòng)影響；當(dāng)配電網(wǎng)出現(xiàn)電力故障或者微網(wǎng)中的微電源電量充足時(shí)，則微網(wǎng)通過PCU公共連接點(diǎn)與配電網(wǎng)斷開，進(jìn)入孤島運(yùn)行模式，此時(shí)基于風(fēng)電機(jī)組-蓄電池發(fā)電單元的DVR裝置充當(dāng)微網(wǎng)中的微電源形式運(yùn)行，既可以與微網(wǎng)協(xié)調(diào)給敏感負(fù)荷供電，又可將多余的能量通過蓄電池進(jìn)行蓄電，能夠更好地確保本文所提出的DVR在電壓暫降、暫升以及短時(shí)中斷情況下，敏感負(fù)荷正常運(yùn)行，保證了微網(wǎng)中敏感負(fù)荷的電能質(zhì)量要求。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明使得微網(wǎng)能夠平滑地由一種運(yùn)行模式過渡到另一種運(yùn)行模式，確保了微網(wǎng)中敏感負(fù)荷的供電可靠性；該DVR裝置不僅可以解決微網(wǎng)中出現(xiàn)的暫態(tài)電能質(zhì)量問題，而且在很大程度上減少了原有DVR的備用狀態(tài)，提高了設(shè)備的利用率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明一實(shí)施例，實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)不同運(yùn)行模式平滑切換的DVR裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明一實(shí)施例，DVR動(dòng)態(tài)控制原理圖；
圖3是本發(fā)明一實(shí)施例，微網(wǎng)處在不同運(yùn)行模式下的系統(tǒng)開關(guān)狀態(tài)信號表；
圖4是本發(fā)明一實(shí)施例，微網(wǎng)處在并網(wǎng)模式下的能量管理系統(tǒng)工作流程圖；
圖5是本發(fā)明一實(shí)施例，微網(wǎng)由并網(wǎng)向孤島模式切換時(shí)的能量管理系統(tǒng)工作流程圖； 圖6是本發(fā)明一實(shí)施例，微網(wǎng)處在孤島模式下的能量管理系統(tǒng)工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0014]參見圖1所示，基于實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)不同運(yùn)行模式平滑切換的DVR裝置結(jié)構(gòu)圖。該DVR裝置系統(tǒng)有風(fēng)電機(jī)組、風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)子側(cè)AC/DC變換器、蓄電池組、DC/DC變換器、具有脈沖寬度調(diào)制(Pulse Width Modulat1n, PWM)功能的混合級聯(lián)H橋多電平逆變器和采用功率因數(shù)校正電路的整流器，以及控制斷路器QF2跳閘線圈的半導(dǎo)體開關(guān)盡和功率半導(dǎo)體開關(guān)冬
、S3、S4。圖1中，K為等效電源電壓，即配電網(wǎng)電壓，^為微網(wǎng)中敏感負(fù)荷的電壓'PCC為靜態(tài)開關(guān)，作為微網(wǎng)與配電網(wǎng)的公共連接點(diǎn)與分隔點(diǎn)，通過控制此開關(guān)可實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)的不同運(yùn)行模式斷路器開關(guān)用于控制DVR裝置以及微網(wǎng)的工作模式。其中，若巧斷開，則表示DVR裝置未接入到整個(gè)系統(tǒng)中，處于備用狀態(tài)；若^閉合，則表示DVR裝置已接入到整個(gè)系統(tǒng)中，處于工作狀態(tài)；4控制風(fēng)電機(jī)組的投切運(yùn)行，S3、S4開關(guān)用于控制蓄電池組的工作方式，即控制蓄電池組的充放電。所有開關(guān)均由能量管理系統(tǒng)控制。
[0015]參見圖2所示，DVR裝置動(dòng)態(tài)控制原理圖。圖中，配電網(wǎng)電壓A通過電壓檢測補(bǔ)償計(jì)算環(huán)節(jié)得到電壓補(bǔ)償指令，然后將微網(wǎng)中負(fù)荷電壓與檢測補(bǔ)償?shù)呐潆娋W(wǎng)電壓進(jìn)行相減得到誤差信號，接著將此誤差信號通過PI控制器產(chǎn)生PWM電壓調(diào)制波信號驅(qū)動(dòng)混合級聯(lián)H橋多電平逆變橋電路，并通過濾波器輸出補(bǔ)償電壓，確保DVR裝置實(shí)際輸出電壓緊密跟蹤微網(wǎng)中負(fù)荷的電壓。
[0016]為了提高微網(wǎng)中敏感負(fù)荷的供電可靠性，系統(tǒng)首先需要對配電網(wǎng)系統(tǒng)電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)、快速準(zhǔn)確地檢測，一旦檢測到系統(tǒng)發(fā)生電壓暫降擾動(dòng)時(shí)，DVR裝置中的逆變器立即采取合適的補(bǔ)償控制策略控制蓄電池組放電，補(bǔ)償微網(wǎng)中的敏感負(fù)荷所需電壓和功率，維持負(fù)荷電壓在額定值，確保敏感負(fù)荷的供電不受配電網(wǎng)故障的影響。另一方面，為了能更準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)對敏感負(fù)荷的電壓補(bǔ)償，最終采用帶有負(fù)荷電壓瞬時(shí)值反饋控制的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償控制策略，從而使得DVR中的逆變器輸出電壓值能夠?qū)崟r(shí)和參考電壓進(jìn)行跟蹤和調(diào)整，對敏感負(fù)荷的電壓變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。
[0017]參見圖3所示，微網(wǎng)處在不同運(yùn)行模式下的系統(tǒng)開關(guān)狀態(tài)信號表。基于風(fēng)電機(jī)組-蓄電池發(fā)電單元的動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器結(jié)合了 DVR和風(fēng)電-蓄電池發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)，可以伴隨微網(wǎng)工作在并網(wǎng)運(yùn)行方式、由并網(wǎng)向孤島切換運(yùn)行方式、孤島方式3種運(yùn)行模式，該DVR裝置在很大程度上減少了原有DVR的備用狀態(tài)，提高了設(shè)備的利用率。根據(jù)測點(diǎn)電壓的變化情況，通過能量管理系統(tǒng)控制圖1系統(tǒng)中所有開關(guān)的狀態(tài)，從而明確DVR的工作方式。圖3列舉了半導(dǎo)體開關(guān)在系統(tǒng)處于3種運(yùn)行模式下的幾種典型狀態(tài)。圖中’ I’表示開關(guān)處于閉合狀態(tài)，’ O’表示開關(guān)處于斷開狀態(tài)，Th為配電網(wǎng)的電壓，Uts為并網(wǎng)向孤島切換模式時(shí)微網(wǎng)的電壓。
[0018]參見圖4所示，微網(wǎng)處在并網(wǎng)模式下的能量管理系統(tǒng)工作流程圖。圖中，流程框圖中的“結(jié)束”模塊表示配電網(wǎng)中故障已切除，微網(wǎng)中的敏感負(fù)荷電壓保持在額定值且蓄電池組電量均達(dá)到飽和狀態(tài)，此時(shí)風(fēng)電機(jī)組不再出力，待各開關(guān)完全閉合后能量管理系統(tǒng)停止工作。
[0019]微網(wǎng)與配電網(wǎng)處于并網(wǎng)運(yùn)行模式下，PCe與高均閉合，負(fù)荷由配電網(wǎng)直接供電。
當(dāng)檢測到負(fù)荷電壓正常時(shí)，閉合，馬、5；斷開，此時(shí)DVR不向電網(wǎng)輸送能量，蓄電池組可通過整流器以及降壓DC/DC變換器進(jìn)行充電；當(dāng)遇到風(fēng)速強(qiáng)的天氣，風(fēng)電機(jī)組也可通過轉(zhuǎn)子側(cè)變換器向蓄電池組進(jìn)行充電；當(dāng)配電網(wǎng)或者微電網(wǎng)發(fā)生電壓暫降或短時(shí)中斷時(shí)，芬需立即斷開，DVR裝置迅速動(dòng)作，由備用狀態(tài)立即轉(zhuǎn)為工作狀態(tài)，對電壓進(jìn)行檢測補(bǔ)償，有效地抑制電壓暫降，保護(hù)敏感負(fù)荷免受電能擾動(dòng)影響。
[0020]為了最大程度地提高風(fēng)電機(jī)組的利用率，無論系統(tǒng)處于什么運(yùn)行模式，也無論風(fēng)速強(qiáng)弱，風(fēng)電機(jī)組均向蓄電池組輸送電量，以確保蓄電池組的電荷隨時(shí)隨地都能夠快速的處于飽滿狀態(tài)。
[0021]參見圖5所示，微網(wǎng)由并網(wǎng)向孤島模式切換時(shí)的能量管理系統(tǒng)工作流程圖。圖中，“結(jié)束”模塊表示微網(wǎng)中的敏感負(fù)荷電壓保持額定值，微網(wǎng)與配電網(wǎng)已進(jìn)行無縫切換，能量管理系統(tǒng)停止工作。
[0022]微網(wǎng)中的分布式電源(Distributed Generat1n, DG)在與配電網(wǎng)進(jìn)行運(yùn)行模式切換的過程中會(huì)出現(xiàn)瞬間的電壓擾動(dòng)問題，雖然擾動(dòng)時(shí)間較短，但降低了微網(wǎng)中敏感負(fù)荷的供電可靠性。基于確保本地敏感負(fù)荷的供電安全考慮，需要嘗試?yán)肈VR配合無縫切換以保證敏感負(fù)荷的不間斷供電，減少微網(wǎng)由并網(wǎng)向孤島切換時(shí)所引起的瞬時(shí)電壓擾動(dòng)問題。當(dāng)檢測到系統(tǒng)將要進(jìn)行兩種運(yùn)行模式切換時(shí)，無論外界條件如何，能量管理系統(tǒng)都將閉合4 ,蓄電池組處于放電狀態(tài)，以確保微網(wǎng)中敏感負(fù)荷的電能質(zhì)量不受運(yùn)行模式切換所帶來的瞬時(shí)電壓擾動(dòng)影響。
[0023]參見圖6所示，微網(wǎng)處在孤島模式下的能量管理系統(tǒng)工作流程圖。當(dāng)配電網(wǎng)出現(xiàn)電力故障或者微網(wǎng)中的微電源電量充足時(shí)，則微網(wǎng)通過PCU公共連接點(diǎn)與配電網(wǎng)斷開，進(jìn)入孤島運(yùn)行模式，此時(shí)基于風(fēng)電機(jī)組-蓄電池發(fā)電單元的DVR裝置充當(dāng)微網(wǎng)中的微電源形式運(yùn)行，既可以與微網(wǎng)協(xié)調(diào)給敏感負(fù)荷供電，又可將多余的能量通過蓄電池進(jìn)行蓄電，能夠更好地確保本文所提出的DVR在電壓暫降、暫升以及短時(shí)中斷情況下，敏感負(fù)荷正常運(yùn)行，保證了微網(wǎng)中敏感負(fù)荷的電能質(zhì)量要求。
[0024]綜上所述，本發(fā)明一種實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)不同運(yùn)行模式平滑切換的動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器(Dynamic Voltage Restorer, DVR),用于解決目前微網(wǎng)在并網(wǎng)運(yùn)行模式下以及由并網(wǎng)向孤島運(yùn)行模式切換中出現(xiàn)的短時(shí)電壓擾動(dòng)問題。基于實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)不同運(yùn)行模式平滑切換的DVR裝置是以一個(gè)混合級聯(lián)的H橋多電平逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為主體框架，無需串聯(lián)變壓器，避免因變壓器的接入而帶來的諧波、激磁、相位跳變問題；DVR采用微網(wǎng)中自帶的風(fēng)電機(jī)組-蓄電池儲(chǔ)能，可以方便地為DVR提供補(bǔ)償所需的能量，減少附加儲(chǔ)能設(shè)備的使用，從而能夠精簡DVR的體積，降低設(shè)備維修成本；DVR可以伴隨微網(wǎng)工作在并網(wǎng)運(yùn)行方式、由并網(wǎng)向孤島切換運(yùn)行方式、孤島方式3種運(yùn)行模式，當(dāng)檢測到微網(wǎng)系統(tǒng)將要進(jìn)行兩種運(yùn)行模式切換時(shí)，DVR裝置迅速動(dòng)作，向系統(tǒng)注入補(bǔ)償電壓，使得微網(wǎng)能夠平滑地由一種運(yùn)行模式過渡到另一種運(yùn)行模式，確保了微網(wǎng)中敏感負(fù)荷的供電可靠性。當(dāng)微網(wǎng)處在孤島運(yùn)行模式下，DVR可以運(yùn)行在微電源方式，實(shí)現(xiàn)對微網(wǎng)中敏感負(fù)荷的直接供電，而不需要通過外部電網(wǎng)供電，這樣可以進(jìn)一步減少大電網(wǎng)的投入，提高DVR裝置的利用率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。
[0025]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)不同運(yùn)行模式平滑切換的動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器，其特征在于:所述動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器DVR以混合級聯(lián)H橋多電平逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為主體框架，直流儲(chǔ)能單元采用微網(wǎng)中自帶的風(fēng)電機(jī)組-蓄電池組，通過濾波單元串聯(lián)接入配電網(wǎng)與微網(wǎng)中的敏感負(fù)荷之間，所述動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器可以伴隨微網(wǎng)工作在并網(wǎng)運(yùn)行方式、由并網(wǎng)向孤島切換運(yùn)行方式、孤島方式3種運(yùn)行模式，當(dāng)檢測到微網(wǎng)系統(tǒng)將要進(jìn)行兩種運(yùn)行模式切換時(shí)，DVR裝置迅速動(dòng)作，向系統(tǒng)注入補(bǔ)償電壓，使得微網(wǎng)能夠平滑地由一種運(yùn)行模式過渡到另一種運(yùn)行模式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)不同運(yùn)行模式平滑切換的動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器，其特征在于包括以下部分: (1)DVR以一個(gè)混合級聯(lián)H橋多電平逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為主體框架，無需串聯(lián)變壓器；逆變器采用基于d-q變換的電壓檢測方法以及基于最小能量補(bǔ)償控制策略，對配電網(wǎng)系統(tǒng)電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)、快速準(zhǔn)確地檢測與補(bǔ)償； (2)DVR采用微網(wǎng)中自帶的風(fēng)電機(jī)組-蓄電池儲(chǔ)能，為DVR提供補(bǔ)償所需的能量； (3)通過控制系統(tǒng)中不同的斷路器以及半導(dǎo)體開關(guān)器件，實(shí)現(xiàn)DVR的不同工作狀態(tài)，從而治理微網(wǎng)處在并網(wǎng)以及由并網(wǎng)向孤島切換的短暫過程中出現(xiàn)的暫態(tài)電能質(zhì)量問題，實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)并網(wǎng)與孤島運(yùn)行狀態(tài)的平滑切換； (4)當(dāng)微網(wǎng)處在孤島運(yùn)行模式下，DVR可以運(yùn)行在微電源方式，實(shí)現(xiàn)對微網(wǎng)中敏感負(fù)荷的直接供電，而不需要通過外部電網(wǎng)供電，這樣可以進(jìn)一步減少大電網(wǎng)的投入，提高DVR裝置的利用率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述基于實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)不同運(yùn)行模式平滑切換的動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器，其特征在于:所述DVR裝置系統(tǒng)包括風(fēng)電機(jī)組、風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)子側(cè)AC/DC變換器、蓄電池組、DC/DC變換器、具有脈沖寬度調(diào)制功能的混合級聯(lián)H橋多電平逆變器、采用功率因數(shù)校正電路的整流器，以及控制斷路器QF2跳閘線圈的半導(dǎo)體開關(guān)茍和功率半導(dǎo)體開關(guān)Sf2、務(wù)、S4 ;靜態(tài)開關(guān)J3CU，作為微網(wǎng)與配電網(wǎng)的公共連接點(diǎn)與分隔點(diǎn)，通過控制此開關(guān)可實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)的不同運(yùn)行模式；芩開關(guān)用于控制DVR裝置以及微網(wǎng)的工作模式；其中，若巧斷開，則表示DVR裝置未接入到整個(gè)系統(tǒng)中，處于備用狀態(tài)?’若S1閉合，則表示DVR裝置已接入到整個(gè)系統(tǒng)中，處于工作狀態(tài)控制風(fēng)電機(jī)組的投切運(yùn)行，^開關(guān)用于控制蓄電池組的工作方式，即控制蓄電池組的充放電；所有開關(guān)均由能量管理系統(tǒng)控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述基于實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)不同運(yùn)行模式平滑切換的動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器，其特征在于:當(dāng)微網(wǎng)與配電網(wǎng)處于并網(wǎng)運(yùn)行模式下，PCU與51閉合，負(fù)荷由配電網(wǎng)直接供電，當(dāng)檢測到負(fù)荷電壓正常時(shí) 閉合，S2、S,斷開，此時(shí)DVR不向電網(wǎng)輸送能量，蓄電池組可通過整流器以及降壓DC/DC變換器進(jìn)行充電；當(dāng)遇到風(fēng)速強(qiáng)的天氣，風(fēng)電機(jī)組也可通過轉(zhuǎn)子側(cè)變換器向蓄電池組進(jìn)行充電；當(dāng)配電網(wǎng)或者微電網(wǎng)發(fā)生電壓暫降或短時(shí)中斷時(shí)，巧需立即斷開，DVR裝置迅速動(dòng)作，由備用狀態(tài)立即轉(zhuǎn)為工作狀態(tài)，對電壓進(jìn)行檢測補(bǔ)償，抑制電壓暫降，保護(hù)敏感負(fù)荷免受電能擾動(dòng)影響；當(dāng)檢測到系統(tǒng)將要進(jìn)行兩種運(yùn)行模式切換時(shí)，無論外界條件如何，能量管理系統(tǒng)都將閉合& ,蓄電池組處于放電狀態(tài)，以確保微網(wǎng)中敏感負(fù)荷的電能質(zhì)量不受運(yùn)行模式切換所帶來的瞬時(shí)電壓擾動(dòng)影響；當(dāng)配電網(wǎng)出現(xiàn)電力故障或者微網(wǎng)中的微電源電量充足時(shí)，則微網(wǎng)通過PO:公共連接點(diǎn)與配電網(wǎng)斷開，進(jìn)入孤島運(yùn)行模式，此時(shí)基于風(fēng)電機(jī)組-蓄電池發(fā)電單元的DVR裝置充當(dāng)微網(wǎng)中的微電源形式運(yùn)行，既可以與微網(wǎng)協(xié)調(diào)給敏感負(fù)荷供電，又可將多余的能量通過蓄電池進(jìn)行蓄電，確保所述DVR在電壓暫降、暫升以及短時(shí)中斷情況下，敏感負(fù)荷正常運(yùn)行。
【文檔編號】H02J3/12GK104184151SQ201410341019
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月18日
【發(fā)明者】黃永紅, 徐俊俊, 劉國海, 孫玉坤 申請人:江蘇大學(xué)