一种基于太阳能光伏发电的电能质量串联补偿器，由太阳能光伏电池板、直流升压单元（DC/DC）、逆变单元（DC/AC）、串联变压器构成，它串接在电网中，电网正常运行时，该电能质量补偿器将太阳能转换为电能，输出功率给负荷，当电网发生故障引起电网电压骤降（陷落、跌落）或骤升（浪涌）时，该电能质量补偿器输出相应的补偿电压量，使得负荷端的电压保持不变，从而保护负荷免受电网故障的影响，它利用了太阳能，解决了传统串联补偿器储能的问题，本发明专利技术具有利用太阳能发电与储能，同时解决电压骤降与骤升的问题，提高电能质量的特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电能质量
，特别是一种基于太阳能发电的电能质量技术。
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),在新加坡,每次电压瞬间下降都会造成超过100万新元的经济损失；随着我国高科技工业的迅速发展，对电能质量水平的要求也越来越高，电压骤降(陷落、跌落)和骤升(浪涌)是其中的主要问题，电压陷落和浪涌不仅会引起电力系统的电压质量问题，也会危及用电设备的安全工作，电力系统故障，大型电机启动，支路电路短路等都会引起电压陷落，电压浪涌是由闪电、接通供电系统和其他原因造成过压而引起的，大型电机和空调器是大的电压浪涌产生源，虽然电压陷落和浪涌时间短，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电压陷落和浪涌事故的本身时间，因此所造成的损失很大，电压陷落的特征是电源电压骤然下降至10%到90%的正常电压值并持续O. 5到50个周期，电压浪涌的特征是电源电压骤然上升至110%到180%的正常电压值并持续O. 5到50个周期，绝大部分电压陷落和浪涌，其电压变化幅度在·50%以内，且持续时间不超过500毫秒；传统的方法，如电压调节器和浪涌抑制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、浪涌的问题。但是，储能问题也一直困扰着动态电压补偿器的问题，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
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种基于太阳能光伏发电的电能质量串联补偿器，它充分利用了太阳能，电网正常时，它利用绿色的太阳能，将太阳能转换为电能，供给负荷；当电网电压出现故障时，如陷落或浪涌时，它输出相应的电压量，补偿电网电压的差值，确保负荷电压不变化，因而保护了负荷。本专利技术的技术解决方案如下一种基于太阳能光伏发电的电能质量串联补偿器，特点在于其构成包括太阳能光伏电池板、直流升压单元、逆变单元和串联变压器；上述部件的连接关系如下所述的太阳能光伏电池板将太阳能转换为电能，其直流电压输出端的两电线与所述的直流升压单元的直流输入端的两电线相连，该直流升压单元的输入端的两电线之间并连一直流电容，所述的直流升压单元的输出端的两电线与所述逆变单元的直流输入端的两电线相连，该逆变单元的直流输入端的两电线之间并连一直流电容，所述的逆变单元的交流输出端的两 电线与所述的串联变压器的初级线圈的两端相连，所述串联变压器的次级线圈串接在电网的输电线中，分别与电网的公共端和负荷端相连。本专利技术原理如下电源电压Fy、负荷电压G、所述电能质量串联补偿器向电网注入电压ξ之间关系如下式所示 V1 =Vi + Es — ZsJi(!)其中，fs.为电网电源等值阻抗，Ji为所述电能质量串联补偿器向电网注入电流， 为向量符号。负荷表示为Sl=Pl+JQl(2)设Ii为负荷电流，则F1-I =Pl ^JQl(3)V-r r + /o:(4)上式中，7,为7,的共轭值，文中上标为共轭符号。负荷电流与所述电能质量串联补偿器向电网注入电流分别为h = (5) * LJ1(6)5由于所述电能质量串联补偿器串接于电网中，因此，所述电能质量串联补偿器向电网注入的电流Ji与负荷电流/'相等,即Ji =Il，根据上述(5) (6)两式，可得F, STT P； ~￥ i (X TTVi=J.....;賞匕(7)将上述式(7)代入(I)，可得VllPl-Pt)+j(Qi-QM=Wiin +JQihzsSi (8)上述(8)式子实部、虚部分别相等，可得^Q,)+^EsP1VlSme)^ XH$l = ο] (9)其中，Θ为负荷电压相角，八为负荷电压幅值；式(9)表明通过调节所述电能质量串联补偿器输出的有功功率？1与无功功率Qi,可维持负荷电压相角与幅值的不变；所述逆变单元的容量Sn!必须符合下列关系Srj > Jlf+Qf(10)与现有技术相比，本专利技术的特点如下I.利用了太阳能，既环保、又解决了电压串联补偿储能的问题；2.解决电网电压陷落(骤降、跌落)与浪涌(骤升)的问题，保护了重要负荷；3.电网正常时，将太阳能转换为电能，供电给负荷。附图说明图I是本专利技术一种基于太阳能光伏发电的电能质量串联补偿器的结构示意图。图2是本专利技术电压补偿原理示意图。图3是本专利技术电网电压陷落电压补偿仿真图。图4是本专利技术电网电压陷落有功功率与无功功率输出仿真图。图5是本专利技术电网电压浪涌电压补偿仿真图。图6是本专利技术电网电压浪涌有功功率与无功功率输出仿真图。具体实施例方式下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步说明，但不应以此限制本专利技术的保护范围。先请参阅图1，图I是本专利技术一 种基于太阳能光伏发电的电能质量串联补偿器的结构示意图。由图可见，一种基于太阳能光伏发电的电能质量串联补偿器，包括太阳能光伏电池板2、DC/DC直流升压单元3、DC/AC (直流变交流)的逆变单元4、串联变压器5构成所述的太阳能光伏电池板2将太阳能转换为电能，其直流电压输出端的两电线与所述的直流升压单元3的直流输入端的两电线相连，该直流升压单元3的输入端的两电线之间并连一直流电容Cpv，所述的直流升压单元3的输出端的两电线与所述逆变单元4的直流输入端的两电线相连，该逆变单元4的直流输入端的两电线之间并连一直流电容Cdc，所述的逆变单元4的交流输出端的两电线与所述的串联变压器5的初级线圈的两端相连，所述串联变压器5的次级线圈串接在电网的输电线中，分别与电网的公共端PCC和负荷端相连。图2为电压补偿原理示意图，以&为Ref erence(参考)画出了注入电压写、PCC (公共点)母线电压巧、负荷电压^、负荷电流J￡等各向量之间的关系，从图2中看出，根据电网电压/Ts，本专利技术的电能质量串联补偿器向电网注入电压 %就可以得到负荷所需的电压F；。图3为电网电压陷落(骤降)时的仿真图，当电网故障引起电网电压陷落时，本专利技术的电能质量串联补偿器注入电网电压吏得负荷电压的幅值与相角都不受电网故障影响，有太阳能时，直流母线电压将不受影响，而夜晚电网发生故障需要保护负荷时，则需要依靠直流母线电容CD。的储能，图4为夜晚电网故障时为了保护负荷，本专利技术的电能质量串联补偿器直流母线电压下降的波形；同样的，图5、图6为电网电压浪涌(骤升)时的仿真图，当电网故障引起电网电压浪涌时，本专利技术的电能质量串联补偿器注入电网电压G ·使得负荷电压的幅值与相角都不受电网故障影响，从而保护了负荷。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于风电的电能质量串联补偿器，特征在于构成包括：风轮机（2）、同步发电机（3）、整流单元（4）、三相H桥逆变单元（5）和串联变压器（6）；上述部件的连接关系如下：所述的风轮机（2）将风能转换为机械能，其输出机械轴与所述的同步发电机（3）的转子轴相连，该同步发电机（3）的定子交流电输出端与所述整流单元（4）的输入端相连；该整流单元（4）的输出端与所述的三相H桥逆变单元（5）的直流输入端相连，该三相H桥逆变单元（5）的交流输出端的两电线与所述的串联变压器（6）的初级线圈的两端相连，所述串联变压器（6）的次级线圈串接在电网的输电线中，分别与电网的公共端（PCC）和负荷端相连。
【技术特征摘要】
1.一种基于风电的电能质量串联补偿器，特征在于构成包括风轮机(2)、同步发电机(3)、整流单元(4)、三相H桥逆变单元(5)和串联变压器(6)； 上述部件的连接关系如下 所述的风轮机(2)将风能转换为机械能，其输出机械轴与所述的同步发电机(3)的转子轴相连，该同步发电机(3)的定子交流电输...
【专利技术属性】
技术研发人员：李国杰，江秀臣，盛戈皞，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
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