基于储能电站的电网谐波吸纳储能与治理控制器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于储能电站的电网谐波吸纳储能与治理控制器，涉及电网谐波治理技术领域，包括时间同步模块，以及与时间同步模块均有连接的采样模块、滤波与锁相锁频模块、三相标准正弦波生成模块、波形比较模块、逆变补能控制器、谐波储能控制器；采样模块连接于滤波与锁相锁频模块，滤波与锁相锁频模块连接于三相标准正弦波生成模块，三相标准正弦波生成模块连接于波形比较模块，波形比较模块连接于逆变补能控制器和谐波储能控制器。本发明专利技术提升了电网的电能质量，同时还将谐波能量存储到电池中，变废为宝。变废为宝。

【技术实现步骤摘要】
基于储能电站的电网谐波吸纳储能与治理控制器


[0001]本专利技术涉及电网谐波治理
，尤其涉及一种基于储能电站的电网谐波吸纳储能与治理控制器。

技术介绍

[0002]有许多电力设备在运行中会产生大量谐波，如：变压器、电机、整流电路、变频装置、电炉等。经统计，电网中存在的谐波能量约占基波能量的5％。电网谐波所带来的非线性、不平衡性、冲击性能量反过来又会给发电机、变压器、无功补偿装置、用电设备等带来损害，如：电机过热、保护误动、通信干扰、零线过流、甚至引发电网谐振事故，因此电网谐波必须要治理，才能保证电能质量。目前电网谐波治理装置均采用谐波过滤的方法，即谐波的能量被谐波治理装置消耗掉了，这属于能源浪费。如果能将这部分电网谐波能量进行回收，无疑会变费为宝。另外，目前治理谐波的手段基本上均是采用并联电容器、串联电容器、并联电抗器等手段，但这种方法容易引发谐振。因此寻找一种安全可靠的谐波治理技术成为当下业界主要的工作目标之一。储能电站的出现为谐波储能与治理问题的解决提供了新的思路，通过基于标准正弦波的电网谐波跟踪技术、基于超级电容的快速储能技术、超级电容与蓄电池组合储能技术的研究，可以实现基于储能电站的电网谐波吸纳储能与电网谐波治理的目标，同时还可以减少电网谐振事故。

技术实现思路

[0003]本专利技术针对上述问题，提供一种可以实现基于储能电站的电网谐波吸纳储能与电网谐波治理目标的控制装置。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种基于储能电站的电网谐波吸纳储能与治理控制器，其包括：<br/>[0005]采样模块，所述采样模块同步采集电压互感器二次侧的三相模拟电压并转换成数字信号，所述采样模块的输出端通过时间同步模块与滤波与锁相锁频模块的输入端相连；滤波与锁相锁频模块，所述滤波与锁相锁频模块用于对三相电压数字信号进行卡尔曼滤波并计算与锁定三相电压的频率、有效值的数值及过零点的同步脉冲，所述滤波与锁相锁频模块的输出端通过时间同步模块与三相标准正弦波生成模块的输入端相连；三相标准正弦波生成模块，所述三相标准正弦波生成模块用于将所述三相电压频率数值及过零点同步脉冲按时序生成标准的三相电压正弦波数值并进行数模转换，同时将所述三相电压有效值的数值线性放大k1倍，所述三相标准正弦波生成模块的输出端与波形比较模块的输入端相连；波形比较模块，所述波形比较模块用于计算三相实际电压与三相标准电压的差值ΔUi，i＝a,b,c，a,b,c分别对应电网的A相、B相、C相，所述波形比较模块的输出端同时与逆变补能控制器、谐波储能控制器的输入端相连；
[0006]逆变补能控制器，所述逆变补能控制器的输出端是与储能电站三相逆变器的控制回路相连接的控制端，所述逆变补能控制器判断在正半波期间ΔUi&lt;ΔUmin&lt;0时以及在负
半波期间ΔUi&gt;ΔUmax&gt;0时，发出逆变器补能控制脉冲PWMi,储能电站向电网输出电能，使实际电压波形向标准正弦波形靠拢，ΔUmin和ΔUmax为设定的电压差越限值；
[0007]谐波储能控制器，所述谐波储能控制器判断实际电压与标准电压的差值ΔUi越限时，正半波多出的能量由高压电容器Ci吸储，负半波多出的能量由高压电感Li吸储，储能后的高压电容器Ci和高压电感Li再向超级电容器组SCPi充电，超级电容器组SCPi再向电池BTi充电；正半波和负半波欠缺的能量由电池BTi通过逆变器和隔离变压器补充至电网。
[0008]优选方式下，所述三相标准正弦波生成模块包括：三相标准正弦波生成函数模块，所述三相标准正弦波生成函数模块根据三相电压的频率数值与过零点的同步脉冲按时序生成标准的三相正弦波数值，所述三相标准正弦波生成函数模块的输入端与滤波与锁相锁频模块的输出端相连，所述三相标准正弦波生成函数模块的输出端通过时间同步模块与数模转换模块相连，所述数模转换模块用于将相应的数字信号转换为模拟信号，所述数模转换模块的输出端与线性放大模块的输入端相连；所述线性放大模块用于将三相电压有效值的数值线性放大k1倍，所述线性放大模块的输出端与波形比较模块的输入端相连。
[0009]优选方式下，所述波形比较模块包括：实际电压波形线性缩小模块，所述实际电压波形线性缩小模块用于将三相电压互感器二次侧的模拟电压线性缩小k2倍；实际与标准波形比较模块，所述实际与标准波形比较模块的输入端同时与实际电压波形线性缩小模块的输出端、线性放大模块的输出端相连，所述实际与标准波形比较模块用于计算三相实际电压与三相标准电压的差值ΔUi。
[0010]优选方式下，所述谐波储能控制器包括：控制模块IC1，所述控制模块IC1通过ADi1采集高压电感Li中流过的电流，通过ADi2采集高压电容Ci的端电压，通过ADi3采集超级电容器组SCPi的端电压；所述控制模块IC1通过控制电缆与高压电感上网开关KLi、高压电感上网开关KLPi、电池充电开关KTi、高压电容上网开关KCi、高压电容储能开关KCPi的开关控制箱连接。
[0011]优选方式下，所述谐波储能控制器还包括：高压电感上网开关KLi，所述高压电感上网开关KLi的一端与电网相连，所述高压电感上网开关KLi的另一端与高压电感Li的一端相连，所述高压电感上网开关KLi的另一端还与高压电感储能开关KLPi的一端相连，所述高压电感储能开关KLPi的另一端与超级电容器组SCPi的正极相连，所述高压电感储能开关KLPi的另一端还与电池充电开关KTi的一端相连，所述电池充电开关KTi的另一端连接电池BTi的正极；高压电容上网开关KCi，所述高压电容上网开关KCi的一端与电网相连，所述高压电容上网开关KCi的另一端与高压电容Ci正极相连，所述高压电容上网开关KCi的另一端还与高压电容储能开关KCPi的一端相连，所述高压电容储能开关KCPi的另一端还与超级电容器组SCPi的正极相连。
[0012]优选方式下，所述控制模块IC1控制逻辑为：在正半波期间出现ΔUi&gt;ΔUmax&gt;0时，合上高压电容上网开关KCi，由高压电容器Ci吸储此时电网中多余能量，不满足ΔUi&gt;ΔUmax&gt;0条件时保持高压电容上网开关KCi处于关闭状态；在负半波期间检测高压电容器Ci的储能状态达到阈值时，在关闭高压电容上网开关KCi后打开高压电容储能开关KCPi，由高压电容器Ci对超级电容器组SCPi充电；在负半波期间出现ΔUi&lt;ΔUmin&lt;0时，合上高压电感上网开关KLi，由高压电感吸储负半波多余的能量，不满足ΔUi&lt;ΔUmin&lt;0条件时保持高压电感上网开关KLi处于关闭状态；在正半波期间检测高压电感的储能状态达到阈值时，关闭
高压电感上网开关KLi后打开高压电感上网开关KLPi，由高压电感Li对超级电容器组SCPi充电；检测所述超级电容器组SCPi的储能达到阈值时，闭合电池充电开关KTi，超级电容器组SCPi向电池BTi充电。
[0013]本专利技术的有益效果为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于储能电站的电网谐波吸纳储能与治理控制器，其特征在于，其包括：采样模块，所述采样模块同步采集电压互感器二次侧的三相模拟电压并转换成数字信号，所述采样模块的输出端通过时间同步模块与滤波与锁相锁频模块的输入端相连；滤波与锁相锁频模块，所述滤波与锁相锁频模块用于对三相电压数字信号进行卡尔曼滤波并计算与锁定三相电压的频率、有效值的数值及过零点的同步脉冲，所述滤波与锁相锁频模块的输出端通过时间同步模块与三相标准正弦波生成模块的输入端相连；三相标准正弦波生成模块，所述三相标准正弦波生成模块用于将所述三相电压频率数值及过零点同步脉冲按时序生成标准的三相电压正弦波数值并进行数模转换，同时将所述三相电压有效值的数值线性放大k1倍，所述三相标准正弦波生成模块的输出端与波形比较模块的输入端相连；波形比较模块，所述波形比较模块用于计算三相实际电压与三相标准电压的差值ΔUi，i＝a,b,c，a,b,c分别对应电网的A相、B相、C相，所述波形比较模块的输出端同时与逆变补能控制器、谐波储能控制器的输入端相连；逆变补能控制器，所述逆变补能控制器的输出端是与储能电站三相逆变器的控制回路相连接的控制端，所述逆变补能控制器判断在正半波期间ΔUi&lt;ΔUmin&lt;0时以及在负半波期间ΔUi&gt;ΔUmax&gt;0时，发出逆变器补能控制脉冲PWMi,储能电站向电网输出电能，使实际电压波形向标准正弦波形靠拢，ΔUmin和ΔUmax为设定的电压差越限值；谐波储能控制器，所述谐波储能控制器判断实际电压与标准电压的差值ΔUi越限时，正半波多出的能量由高压电容器Ci吸储，负半波多出的能量由高压电感Li吸储，储能后的高压电容器Ci和高压电感Li再向超级电容器组SCPi充电，超级电容器组SCPi再向电池BTi充电；正半波和负半波欠缺的能量由电池BTi通过逆变器和隔离变压器补充至电网。2.根据权利要求1所述基于储能电站的电网谐波吸纳储能与治理控制器，其特征在于，所述三相标准正弦波生成模块包括：三相标准正弦波生成函数模块，所述三相标准正弦波生成函数模块根据三相电压的频率数值与过零点的同步脉冲按时序生成标准的三相正弦波数值，所述三相标准正弦波生成函数模块的输入端与滤波与锁相锁频模块的输出端相连，所述三相标准正弦波生成函数模块的输出端通过时间同步模块与数模转换模块相连，所述数模转换模块用于将相应的数字信号转换为模拟信号，所述数模转换模块的输出端与线性放大模块的输入端相连；所述线性放大模块用于将三相电压有效值的数值线性放大k1倍，所述线性放大模块的输出端与波形比较模块的输入端相连。3.根据权利要求1所述基于储能电站的电网谐波吸纳储能与治理控制器，其特征在于，所述波形比较模块包括：实际电压波形线性缩小模块，所述实际电压波形线性缩小模块用于将三相电压互感器二次侧的模拟电压线性缩小k2倍；实际与...

【专利技术属性】
技术研发人员：石文江，杨群，林春华，李润，刘洋，韩芳冰，耿旭，吉文涛，尹君，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：