本发明专利技术公开了一种电网中的发电单元驱动器、发电单元以及能量输出设备。该发电单元驱动器包括：驱动控制器，用于根据获取到的第一控制信号和第二控制信号生成驱动信号；变换器，用于根据所述驱动信号将输入能源从第一电压变换为第二电压，输出给与所述发电单元驱动器连接的电动机；其中，所述第一控制信号为所述电动机的运行状态信息；所述第二控制信号包括所述电网的电网频率和/电网电压幅值。本发明专利技术提供的方案能够对电网供电的稳定起到更好的作用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统，尤指一种电网中的发电单元驱动器、发电单元以及能量输出设备。
技术介绍
目前，微网可指由分布式发电单元、能量转换装置、监控装置、保护装置和相关负荷等一个或多个部分组成的小型发、配、用电系统。其中，所谓小型是与主干电网的规模相比较小。微网既可以与外部电网(比如主干电网等)并列/并联/并网运行，也可以独立运行。一般而言，微网是一个能够实现自我控制、自我保护和自我管理的自治系统。微网中的发电单元一般有第一能源发电单元和第二能源发电单元等多种类型。其中，第一能源发电单元采用诸如可再生能源驱动，该第一能源发电单元可以具体实现为间歇式可再生能源发电单元，采用比如光伏(photovoltaic，PV)、风力等间歇式可再生能源驱动；第二能源发电单元采用诸如传统能源，比如煤、燃气、柴油、小型水电等驱动。具体地，间歇式可再生能源发电单元由能源捕获设备和电力电子能源转换设备组成，并作为并网单元接入微网。其中，电力电子能源转换设备可以是诸如变换器(converter)或逆变器 (inverter)等，变换器用于执行一般的功率变换比如交流(Alternating Current, AC)输入直流(Direct Current, DC)输出(即 AC/DC)、DC/AC、DC/DC、AC/AC 等，逆变器主要用于实现DC/AC变换。由于间歇式可再生能源具有能量密度低、受天气和环境条件影响大、输出功率波动性强、难以准确预测等特点，微网中的间歇式可再生能源发电单元的总安装容量通常受到较大限制。如果超过这个限制，则无法保证微网的安全稳定运行，也可能给与其相连的外部电网的稳定带来不利因素。间歇式可再生能源发电单元接入微网的常规方法如图1所示，使用传统能源的发电机组(如小型水电、柴油发电等)建立并稳定微网的电压和频率，而间歇式可再生能源作为并网单元采用电流源控制方式接入微网，此为第一种微网模式。具体地，图1包括以下部分外部电网11、微网12。其中，外部电网11可以是主干电网或者不同于微网12的另一个微网。进一步地，微网12包括一个或多个光伏支路PVl……PVru—个或多个风力支路、柴油或水力发电机106、负荷107、开关108。进一步地，光伏支路、风力支路、柴油或水力发电机106、负荷107都接在公共联接点(point ofcommon coupling，PCC)上。具体地，PCC装设的是交流母线。进一步地，每个光伏支路包括PV阵列101、DC/AC逆变器102 ；每个风力支路包括风力发电机103、AC/DC逆变器104、DC/AC逆变器105。该模式下，为保证微网的可靠、稳定运行，需要配置大容量的传统电源以维持微网的电压和频率稳定。此时，间歇式可再生能源发电单元不参与微网的电压和频率的调节，其总发电容量比例在微网中受到较大限制。基于第一种微网模式，为提高间歇式可再生能源发电单元在微网中的发电容量比例，德国专利申请DE 10 2005 023 290 Al提出一种双向蓄电池逆变器(以下称为双向变流器)的拓扑和控制方案，该专利申请由德国的SMA公司拥有。根据该专利申请，微网可以由双向变流器与常规发电单元(如柴油发电机组、小水电机组)并联运行组成，即为图2所示的第二种微网模式。该模式由蓄电池组和双向变流器作为微网中的一个能量调节环节， 参与微网有功功率的平衡控制，通过对微网有功功率的调节来提高间歇式可再生能源发电单元在微网中的接入比例，并同时保证微网运行的稳定性。图2的组成结构与图1类似，不同之处在于，图2中的微网还包括一个或多个蓄电池支路，即为蓄电池支路1到蓄电池支路n，其中η的取值可根据实际需要进行设置，此处不特别限定。进一步地，每个蓄电池支路包括蓄电池209、双向DC/AC逆变器210。但是，目前来说，双向变流器可用产品的功率等级有限，且由于技术原因，多组双向变流器并联运行的数量也受到较大限制，因此这种微网模式的系统容量有较大限制。进一步地，这种微网模式中，双向变流器是通过被动的有功功率调节来实现系统调频，在功率控制上具有滞后性，而且双向变流器对无功功率的调节作用有限，所以该微网模式无法从根本上解决间歇式能源发电单元在微网中的接入比例问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出一种电网中的发电单元驱动器、发电单元以及能量输出设备，在利用间歇式能源时能够对电网供电的稳定起到更好的作用。为达到上述目的，本专利技术各实施例提供的技术方案包括一种电网中的发电单元驱动器，包括驱动控制器，用于根据获取到的第一控制信号和第二控制信号生成驱动信号；变换器，用于根据所述驱动信号将输入能源从第一电压变换为第二电压，输出给与所述发电单元驱动器连接的电动机；其中，所述第一控制信号为所述电动机的运行状态信息；所述第二控制信号包括所述电网的电网频率和/或电网电压幅值。所述电动机的运行状态信息包括以下之一或其任意组合电动机电枢电压、电动机电枢电流、电动机转子转速；所述驱动控制器用于根据所述电网频率和所述电动机的运行状态信息生成所述驱动信号。所述电动机的运行状态信息进一步包括电动机输出转矩；所述第二控制信号进一步包括电网电压幅值；所述驱动控制器用于根据电网中的储能系统信息、所述电网电压幅值、所述电网频率和所述电动机的运行状态信息生成所述驱动信号。所述驱动控制器包括转速信号生成模块，用于对给定频率与所述电网频率的误差信号进行调整，得到转速参考信号提供给驱动信号生成模块；所述驱动信号生成模块，用于根据所述转速参考信号和所述电动机的运行状态信息生成所述驱动信号。所述转速信号生成模块包括自动控制器、限幅器。所述变换器为直流到交流逆变器或者直流到直流变换器。一种电网中的发电单元，包括能源捕获设备，用于捕获一种或多种间歇式能源；充电控制器，用于利用所捕获的间歇式能源输出第一电压；发电单元驱动器，用于根据电动机输入的第一控制信号和所述电网输入的第二控制信号，将所述第一电压变换为第二电压以驱动所述电动机；所述电动机，用于在所述第二电压的作用下拖动同步发电机运行；所述同步发电机，用于连接该电网的公共联接点，将自身产生的电能输出给该电网。该发电单元进一步包括变压器，用于将所述发电单元驱动器生成的第二电压转换为第三电压后，提供给所述电动机，且所述电动机为中高压电动机。该发电单元进一步包括能量储存模块；所述充电控制器的第一侧与所述能源捕获设备相连，所述充电控制器的第二侧与所述发电单元驱动器的第一侧相连，所述能量储存模块与所述充电控制器的第二侧以及所述发电单元驱动器的第一侧相连。所述能量储存模块包括储能系统和储能管理器；所述储能管理器用于采集所述储能系统的信息，作为所述第三控制信号输入给所述发电单元驱动器。所述发电单元驱动器用于根据所述能量储存模块输入的第三控制信号、所述电动机输入的第一控制信号和所述电网输入的第二控制信号将所述第一电压变换为所述第二电压。所述第一控制信号包括电动机电枢电压、电动机电枢电流、电动机转子转速、电动机输出转矩；所述第二控制信号包括电网频率、电网电压幅值；所述第三控制信号包括储能系统电压。所述第三控制信号进一步包括储能系统电流、储能系统温度、储能系统荷电状态。所述能源捕获设备为光伏阵列，所述充电控制器为直流到直流变换器；或者所述能源捕获设备为风本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种电网中的发电单元驱动器，其特征在于，包括：驱动控制器，用于根据获取到的第一控制信号和第二控制信号生成驱动信号；变换器，用于根据所述驱动信号将输入能源从第一电压变换为第二电压，输出给与所述发电单元驱动器连接的电动机；其中，所述第一控制信号为所述电动机的运行状态信息；所述第二控制信号包括所述电网的电网频率和／或电网电压幅值。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李晶，张京伟，廖华，刘新华，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE
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