微网孤网运行时增加其系统惯量的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种微网孤网运行时增加其系统惯量的装置及方法，解决了现有微电网孤网运行时电网频率波动难以有效抑制的问题。包括微电网（1）和直流电源（5），直流电源（5）通过逆变器（4）与交流电抗器（3）的一端连接在一起，交流电抗器（3）的另一端通过断路器（2）与微电网（1）连接在一起，在直流电源（5）的两端上并联有可控的直流电压变换器（6），在直流电压变换器（6）的输出端上并联有电容器（7）。起到了对微电网进行能量缓冲的作用，达到了抑制微电网频率大幅度波动的作用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力系统领域，提供了一种增加微电网孤网运行时系统惯量的装置及方法。
技术介绍
微电网是涵盖了各种分布式发电电源与负荷的自治电力网络，它是一种在能量供应系统中增加可再生能源渗透率的能量传输模式。在传统的电网中，一般均配置有大型汽轮机组，其转子呈现出巨大的转动惯量，会起到能量缓冲的作用，可起到平抑电网频率大幅波动的作用。而以光伏及其他逆变电源为主的微电网由于缺乏类似发电机转子的转动惯量，使得微电网在未并入大电网处于孤网运行时，频率波动很大，导致微电网的频率不能保持稳定。
技术实现思路
本专利技术提供了一种微网孤网运行时增加其系统惯量的装置，解决了现有微电网孤网运行时电网频率波动难以有效抑制的问题。本专利技术是通过以下技术方案解决以上技术问题的：一种微网孤网运行时增加其系统惯量的装置，包括微电网和直流电源，直流电源通过逆变器与交流电抗器的一端连接在一起，交流电抗器的另一端通过断路器与微电网连接在一起，在直流电源的两端上并联有可控的直流电压变换器，在直流电压变换器的输出端上并联有电容器。逆变器为三相可控硅逆变器，电容器是具有快速充放电功能的功率型电容器。一种微网孤网运行时增加其系统惯量的方法，包括以下步骤：第一步、直流电源通过逆变器与交流电抗器的一端连接在一起，交流电抗器的另一端通过断路器与微电网连接在一起，在直流电源的两端并联可控的直流电压变换器的输入端，在直流电压变换器的输出端上并联电容器；第二步、当微电网的频率上升时，通过控制直流电压变换器，使直流电源向电容器充电，起到抑制微电网的频率上升的作用；当微电网的频率下降时，通过控制直流电压变换器，使电容器向微电网充电，起到抑制微电网的频率下降的作用。本专利技术通过功率电容器对微电网的冲放电，起到了对微电网进行能量缓冲的作用，达到了抑制微电网频率大幅度波动的作用。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行详细说明：一种微网孤网运行时增加其系统惯量的装置，包括微电网1和直流电源5，直流电源5通过逆变器4与交流电抗器3的一端连接在一起，交流电抗器3的另一端通过断路器2与微电网1连接在一起，在直流电源5的两端上并联有可控的直流电压变换器6，在直流电压变换器6的输出端上并联有电容器7。逆变器4为三相可控硅逆变器，电容器7是具有快速充放电功能的功率型电容器。一种微网孤网运行时增加其系统惯量的方法，包括以下步骤：第一步、直流电源5通过逆变器4与交流电抗器3的一端连接在一起，交流电抗器3的另一端通过断路器2与微电网1连接在一起，在直流电源5的两端并联可控的直流电压变换器6的输入端，在直流电压变换器6的输出端上并联电容器7；第二步、当微电网1的频率上升时，通过控制直流电压变换器6，使直流电源5向电容器7充电，起到抑制微电网1的频率上升的作用；当微电网1的频率下降时，通过控制直流电压变换器6，使电容器7向微电网1充电，起到抑制微电网1的频率下降的作用。首先，分析传统电网中同步发电机转子储能的数学关系式，其能量公式如下：；其中，同步发电机储存的转子能量为E,转子转速为ω，J为转子常数。传统电网中针对某一发电机注入电网能量的平衡关系式如下：；其中Pm是同步发电机的输入功率，Ps为同步发电机转子的功率，Pe为向电网注入的电磁功率。对转子能量E进行微分计算如下：；将传统电网中同步发电机转子储存的能量公式代入上式得到：然后，分析功率型电容器的储能关系式，功率型电容器的储能为Ec公式如下：；C为功率型电容器的电容量值，U为功率型电容器的电压值。对功率型电容器的储能进行微分计算得到电容的功率Pcs，；将功率型电容器储存的能量公式代入上式得到：；当功率型电容器7并入直流电源5后，针对直流电源5的功率平衡关系式为：；其中Pcm为直流电源5的功率，Pce为注入微电网1的电磁功率。将传统电网中针对某一发电机注入电网能量的平衡关系式与针对直流电源5的功率平衡关系式对比后可得出二者具有相似数学表达形式。转子储能与电容储能也具有相同的表达形式。从而启发得到将功率电容7对微电网1和直流电源5进行充放电控制可以达到类似于同步发电机转子所起到的能量缓冲作用，从而达到对电网大幅平率波动的抑制作用。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微网孤网运行时增加其系统惯量的装置，包括微电网（1）和直流电源（5），直流电源（5）通过逆变器（4）与交流电抗器（3）的一端连接在一起，交流电抗器（3）的另一端通过断路器（2）与微电网（1）连接在一起，其特征在于，在直流电源（5）的两端上并联有可控的直流电压变换器（6），在直流电压变换器（6）的输出端上并联有电容器（7）。

【技术特征摘要】
1.一种微网孤网运行时增加其系统惯量的装置，包括微电网（1）和直流电源（5），直流电源（5）通过逆变器（4）与交流电抗器（3）的一端连接在一起，交流电抗器（3）的另一端通过断路器（2）与微电网（1）连接在一起，其特征在于，在直流电源（5）的两端上并联有可控的直流电压变换器（6），在直流电压变换器（6）的输出端上并联有电容器（7）。2.根据权利要求1所述的一种微网孤网运行时增加其系统惯量的装置，其特征在于，逆变器（4）为三相可控硅逆变器，电容器（7）是具有快速充放电功能的功率型电容器。3.一种微网孤网运行时增加其系统惯量的方法，包...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝鑫杰，郑惠萍，段伟文，宋述勇，侯春青，薛敏，郝捷，杨尉薇，王玮茹，曲莹，薄利明，
申请(专利权)人：国网山西省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：山西;14