种基于风电的前馈型电压跌落浪涌补偿装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于风电的前馈型电压跌落浪涌补偿装置，其包括：风力发电机；整流单元；H桥逆变单元；变压器；并网逆变器；直流chopper单元；直流电流检测装置；直流电压检测装置；交流电压检测装置；控制器，其分别与所述直流电流检测装置、直流电压检测装置、整流单元和风力发电机连接，所述控制器根据交流电压检测装置传输的交流电压值判断电网的工作状态，以控制H桥逆变单元输出交流电压而对电网电压跌落或浪涌进行补偿，所述控制器还控制并网逆变器向电网注入电能，以及控制直流chopper单元释放电能。本发明专利技术还公开了一种基于上述装置进行电压跌落浪涌补偿的方法。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种基于风电的前馈型电压跌落浪涌补偿装置，其包括：风力发电机；整流单元；H桥逆变单元；变压器；并网逆变器；直流chopper单元；直流电流检测装置；直流电压检测装置；交流电压检测装置；控制器，其分别与所述直流电流检测装置、直流电压检测装置、整流单元和风力发电机连接，所述控制器根据交流电压检测装置传输的交流电压值判断电网的工作状态，以控制H桥逆变单元输出交流电压而对电网电压跌落或浪涌进行补偿，所述控制器还控制并网逆变器向电网注入电能，以及控制直流chopper单元释放电能。本专利技术还公开了一种基于上述装置进行电压跌落浪涌补偿的方法。【专利说明】-种基于风电的前馈型电压跌落浪涌补偿装置和方法
本专利技术涉及一种电压补偿装置和方法，尤其涉及一种基于风电的电压补偿装置和 方法。
技术介绍
发达国家对电能质量水平的要求很高，电能质量问题不仅会给工业界带来很大 的经济损失，如停工和再启动导致生产成本增加，损坏反应灵敏设备，报废半成品，降低产 品质量，造成营销困难而损害公司形象及和用户的良好商业关系等，而且也会给医疗等重 要用电部门的设备带来危害，引起严重的生产和运行事故。美国电力研究院（EPRI)研 究显示，电能质量问题每年导致美国工业在数据，材料和生产力上的损失达300亿美元 (Electric Power Research Institute, 1999);日本等发达国家对电能质量要求也很高。 随着我国高科技工业的迅速发展，对电能质量水平的要求越来越高，电压跌落、浪涌是其中 的主要问题，虽然电压跌落、浪涌持续时间短，但是它会引起工业过程的中断或停工，而所 引起工业过程的停工期间远远大于事故的本身时间，因此所造成的损失很大。 传统的方法，如电压调节器并不能解决这些问题，而不间断电源UPS装置虽能解 决这些问题，但是其成本和运行费用都极其昂贵。为了解决上述问题，国内外对动态电压补 偿器开展了研究。相比于UPS，动态电压补偿器能有效解决电压陷落的问题，但是，储能问题 一直困扰着动态电压补偿器的研究，虽然有人提出最小能量注入法等先进的方法，但是额 外的储能始终影响其进一步推广、发展。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种基于风电的前馈型电压跌落浪涌补偿装置，其利用 风能发电对电网中的电压跌落浪涌进行补偿，从而确保负荷电压不发生变化，进而保护了 负荷；同时，该装置可利用风能发电为电网电能提供补充供给，从而不需要设置额外的储能 元件。 本专利技术的另一目的是提供一种采用上述基于风电的前馈型电压跌落浪涌补偿装 置进行电压跌落浪涌补偿的方法。 为了达到上述目的，本专利技术提供了一种基于风电的前馈型电压跌落浪涌补偿装 置，其包括： 风力发电机，其将风力转化为交流电输出； 整流单元，其交流输入端与所述风力发电机的输出端连接，将风力发电机输出端 输出的交流电转换为直流电输出； Η桥逆变单元，其直流母线与所述整流单元的直流输出端连接； 变压器，其初级线圈与所述Η桥逆变单元的输出端连接，变压器的次级线圈用于 串接在电网中； 并网逆变器，其直流母线与所述整流单元的直流输出端连接，并网逆变器的输出 端用于与电网连接； 直流chopper单元,其直流母线与所述整流单元的直流输出端连接； 直流电流检测装置，其与整流单元的直流输出端连接，以检测整流单元输出的电 流； 直流电压检测装置，其与整流单元的直流输出端连接，以检测整流单元输出的电 压； 交流电压检测装置，其用以与电网连接，以检测电网的电压； 控制器，其分别与所述直流电流检测装置、直流电压检测装置、整流单元和风力发 电机连接，所述控制器接收直流电流检测装置和直流电压检测装置传输的直流电流值和直 流电压值，调节风力发电机的转速以对整流单元进行最大功率跟踪控制；所述控制器还与 交流电压检测装置、Η桥逆变单元、并网逆变器和直流chopper单元连接，所述控制器根据 交流电压检测装置传输的交流电压值判断电网的工作状态，以控制Η桥逆变单元输出交流 电压而对电网电压跌落或浪涌进行补偿，所述控制器还控制并网逆变器向电网注入电能， 以及控制直流chopper单元释放电能。 本专利技术所述的基于风电的前馈型电压跌落浪涌补偿装置中，所述控制器可以是数 字信号处理器、单片机、计算机等电子器件或智能设备；所述判断电网的工作状态包括检测 电网电压Us是否正常，如是否有电压跌落或浪涌。本专利技术所述的装置对风力发电机产生 的电能进行控制分配；控制器根据交流电压检测装置输出判断电网的工作状态；判断电网 的工作状态正常时，控制器控制风力发电机产生的电能通过并网逆变器向电网注入；判断 电网发生电压跌落时，控制风力发电机产生的电能通过Η桥逆变单元以及变压器快速输出 相应的补偿电压量，使得负载端的电压保持不变，从而保护了负载，同时控制风力发电机产 生的电能通过并网逆变器向电网注入；判断电网发生电压浪涌时，控制风力发电机产生的 电能通过Η桥逆变单元以及变压器快速输出相应的补偿电压量，使得负载端的电压保持不 变，从而保护了负载，同时利用直流Chopper单元释放直流母线多余的能量，维持直流母线 电压的稳定；所述直流母线同时是Η桥逆变单元、并网逆变器以及直流chopper单元的直流 母线。 本专利技术所述的装置利用了绿色环保的风能，解决了电网电压跌落与浪涌的补偿以 及储能问题，此外装置中的并网逆变器采取前馈方式，从而不增加变压器与Η桥逆变单元 的额外容量。 进一步地，在上述基于风电的前馈型电压跌落浪涌补偿装置中，所述控制器包括 数字信号处理器。 进一步地，在上述基于风电的前馈型电压跌落浪涌补偿装置中，所述控制器包括 单片机。 进一步地，在上述基于风电的前馈型电压跌落浪涌补偿装置中，所述直流电流检 测装置包括直流电流传感器。 进一步地，在上述基于风电的前馈型电压跌落浪涌补偿装置中，所述直流电压检 测装置包括直流电压传感器。 进一步地，在上述基于风电的前馈型电压跌落浪涌补偿装置中，所述交流电压检 测装置包括交流电压传感器。 相应地，本专利技术还提供了一种采用上述基于风电的前馈型电压跌落浪涌补偿装置 进行电压跌落浪涌补偿的方法，其包括步骤： 采用风力发电机将风能转化为交流电输出； 采用整流单元将风力发电机输出的交流电转换为稳定的直流电，并对整流单元进 行最大功率跟踪控制以使整流单元输出的直流电有功功率最大； 采用Η桥逆变单元和并网逆变器将整流单元输出的直流电转变为交流电； 检测电网电压Us是否正常：若判断为是，则使控制器控制Η桥逆变单元向电网输 出的交流电压为零，并控制并网逆变器将风力发电机产生的全部电能注入电网；若判断为 否，则进一步判断电网是发生了电压跌落还是发生了电压浪涌：若判断为电压跌落，则控制 Η桥逆变单元向电网输出的交流电压％ = υ3(Γυ3，并控制并网逆变器将风力发电机产生的剩 余的电能注入电网；若判断为电压浪涌，则控制Η桥逆变单元向电网输出的交流电压％ = us(|-us，并控制直流chopper单元释放风力发电机产生的多余电能，以维持直流母线电压的 稳定；其中U s(l为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于风电的前馈型电压跌落浪涌补偿装置，其特征在于，包括：风力发电机，其将风力转化为交流电输出；整流单元，其交流输入端与所述风力发电机的输出端连接，将风力发电机输出端输出的交流电转换为直流电输出；H桥逆变单元，其直流母线与所述整流单元的直流输出端连接；变压器，其初级线圈与所述H桥逆变单元的输出端连接，变压器的次级线圈用于串接在电网中；并网逆变器，其直流母线与所述整流单元的直流输出端连接，并网逆变器的输出端用于与电网连接；直流chopper单元，其直流母线与所述整流单元的直流输出端连接；直流电流检测装置，其与整流单元的直流输出端连接，以检测整流单元输出的电流；直流电压检测装置，其与整流单元的直流输出端连接，以检测整流单元输出的电压；交流电压检测装置，其用以与电网连接，以检测电网的电压；控制器，其分别与所述直流电流检测装置、直流电压检测装置、整流单元和风力发电机连接，所述控制器接收直流电流检测装置和直流电压检测装置传输的直流电流值和直流电压值，调节风力发电机的转速以对整流单元进行最大功率跟踪控制；所述控制器还与交流电压检测装置、H桥逆变单元、并网逆变器和直流chopper单元连接，所述控制器根据交流电压检测装置传输的交流电压值判断电网的工作状态，以控制H桥逆变单元输出交流电压而对电网电压跌落或浪涌进行补偿，所述控制器还控制并网逆变器向电网注入电能，以及控制直流chopper单元释放电能。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王坤，赵艳萍，戴明明，刘瑞，王奎红，李志永，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网安徽省电力公司亳州供电公司，
类型：发明
国别省市：北京;11