电网环境监测电路制造技术

本发明专利技术公开了一种电网环境监测电路，属于新能源发电领域。具体涉及一种带可饱和电感的电路结构，目的是应用于新能源并网发电系统，监测电网环境以判断逆变器是否应该断网，并保证逆变器具有一定的低电压穿越能力。该监测装置包括受控电流源、可饱和电感、绝对值电路、同相运算放大电路、电压阀值非门、阻容充放电电路、电网掉电比较电路和断网判断比较电路。本发明专利技术能够在不到半个电网周期内迅速监测到电网电压的跌落，并能够判断逆变器在电网电压跌落时应该采取低电压穿越措施还是立即断网，装置结构简单，体积小，成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及新能源发电并网领域，尤其涉及一种电网环境监测电路结构。
技术介绍
近年来，在新能源发电领域，新能源发电技术的发展极为迅速，为了确保电网可靠 稳定的工作，发电系统必须具备电网故障运行的能力，这也是新能源发电进一步发展的必 须条件。电网电压瞬间跌落是电力系统一种常见的故障，它会对并网发电系统的稳定运行 造成影响。当并网逆变器容量较小时，可以在电网故障时将逆变器与电网断开，当电网恢复 正常后，再重新将系统并网。但是，当并网逆变器容量较大时，断网会导致整个电网潮流发 生较大的较大变化，甚至导致电网电压和频率的崩溃。因此，新能源并网发电系统必须具备 一定的低电压运行能力。目前低电压穿越技术主要分为两大类一种是改进并网逆变器拓扑结构及其控 制方法，另一种是改进转子励磁变换器的控制策略。对于第一种技术，可以增加转子侧 Crowbar电路，在电网故障时切除发电机转子励磁电源，切入转子旁路保护电阻Crowbar电 路。此外，将双PWM变换器的直流母线上并联能量存储装置，将电网故障期间双馈发电机转 子中一时无法回馈到电网的过剩能量储存起来，并在故障结束后送回电网，以保持母线电 压稳定。对于第二种技术，可采用定子消磁、变桨距控制等方法，以保证电网电压跌落时系 统的不间断运行。无论采用何种控制方法，都需要对电网环境进行监测。当监测到电网电 压跌落时，才能够对变流器进行相应的操作。对于并网逆变系统，多采用恒功率控制，当电网电压跌落时，会导致网侧电流升 高。根据目前低电压技术的要求，若电网电压跌落不超过一定范围，要求并网逆变器继续连 网工作，并采取一定低电压穿越措施，若电网电压跌落超过一定范围，则要求并网逆变器断 网。然而，电网电压跌落后，若采用软件检测方法，需要较长时间才能监测到电网环境的改 变，在这段时间内，往往会导致系统直流侧过压或交流侧过流，且时间较长，对系统的安全 性造成一定的危害。采用硬件检测方法时，往往会造成误保护，使系统不具有低电压穿越能 力。因此，迅速检测电网环境，以判断逆变器在电网电压跌落时应该采取低电压穿越措施还 是立即断网，是新能源并网发电技术的重要组成部分。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种电网环境监测电路，以克服现有技术检 测时间长、容易发生误保护等缺点。本专利技术提出一种电网环境监测装置，其特征在于包括受控电流源、可饱和电感、绝 对值电路、同相运算放大电路、第一电压阀值非门、第二电压阀值非门、阻容充放电电路、电 网掉电比较电路和断网判断比较电路，其中受控电流源的输出端与可饱和电感的正端和负 端连接，可饱和电感的正端与绝对值电路的输入端连接，绝对值电路的输出端与同相运算放大电路的输入端连接，同相运算放大电路的输出端与电压阀值非门的输入端连接，第一 电压阀值非门的输出端与第二电压阀值非门的输入端连接，第二电压阀值非门的输出端与 阻容充放电电路的输入端连接，阻容充放电电路的输出端与分别与电网掉电比较电路和断 网判断比较电路的输入端连接。其中，所述的受控电流源为检测网侧电流的电流传感器。其中，所述的可饱和电感磁滞回线矩形比高、起始磁导率高、矫顽力小。其中，所述的绝对值电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一运算放大器、第 二运算放大器和二极管，其中第一电阻的输入端分别与可饱和电感的正端和第三电阻的输 入端连接，第一电阻的输出端分别与第一运算放大器的反相输入端和第二电阻的输入端连 接，第一运算放大器的同相输入端与参考地连接，第一运算放大器的输出端与二极管的阳 极连接，二极管的阴极分别与第三电阻的输出端和第二运算放大器的同相输入端连接，第 二运算放大器的输出端分别与第二运算放大器的反相输入端和第二电阻的输出端连接。其中，所述的同相运算放大电路包括第四电阻、第五电阻、第六电阻和第三运算放 大器，其中第四电阻的输入端与绝对值电路的输出端连接，第四电阻的输出端分别与第三 运算放大器的同相输入端和第六电阻的输入端连接，第五电阻的输入端与参考地连接，第 五电阻的输出端与第三运算放大器的反相输入端连接，第三运算放大器的输出端与第六电 阻的输出端连接。其中，所述的阻容充放电电路包括充放电电阻和充放电电容，其中充放电电阻的 输出端与充放电电容的正端连接，充放电电容的负端与参考地连接。其中，所述的电网掉电比较电路包括第一电压比较器和第一逻辑非门，其中第一 电压比较器的反相输入端与阻容充放电电路的输出端连接，第一电压比较器的同相输入端 与第一参考电压连接，第一电压比较器的输出端与第一逻辑非门的输入端连接。其中，所述的断网判断比较电路包括第二电压比较器和第二逻辑非门，其中第二 电压比较器的反相输入端与阻容充放电电路的输出端连接，第二电压比较器的同相输入端 与第二参考电压连接，第二电压比较器的输出端与第二逻辑非门的输入端连接。本专利技术所述的一种电网环境监测电路，通过检测交流测电流，利用可饱和电感对 电流的灵敏度快速对电网环境的改变做出反应，同时输出低电压穿越指示信号和断网指示 信号，能够在不到半个电网周期内迅速监测到电网电压的跌落，并判断逆变器在电网电压 跌落时应该采取低电压穿越措施还是立即断网，解决了传统电网环境监测方法耗时长、容 易发生误保护等问题。附图说明图I是本专利技术所述的电网环境监测电路拓扑示意图；图2是本专利技术所述可饱和电感在电网正常和电压跌落时的电压电流波形示意图；图3是本专利技术所述绝对值电路在电网正常和电压跌落时的输入输出波形示意图；图4是本专利技术所述第一电压阀值非门在电网正常和电压跌落时的输入输出波形 示意图；图5是本专利技术所述第二电压阀值非门在电网正常和电压跌落时的输入输出波形 示意图6是本专利技术所述阻容充放电电路在电网正常和电压跌落时的输入输出波形示意图7是本专利技术所述电网掉电比较电路和断网判断比较电路在电网正常和电压跌落时的输入输出波形示意图8是本专利技术所述的电网环境监测电路在三相并网逆变器的应用示意图。具体实施方式如图1所示，一种电网环境监测电路，包括受控电流源1、可饱和电感L1、绝对值电路2、同相运算放大电路3、第一电压阀值非门A4、第二电压阀值非门A5、阻容充放电电路4、 电网掉电比较电路5和断网判断比较电路6，其中受控电流源I的输出端与可饱和电感L1 的正端和负端连接，可饱和电感L1的正端与绝对值电路2的输入端连接，绝对值电路2的输出端与同相运算放大电路3的输入端连接，同相运算放大电路3的输出端与电压阀值非门A4的输入端连接，第一电压阀值非门A4的输出端与第二电压阀值非门A5的输入端连接， 第二电压阀值非门A5的输出端与阻容充放电电路4的输入端连接，阻容充放电电路4的输出端与分别与电网掉电比较电路5和断网判断比较电路6的输入端连接。绝对值电路2包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一运算放大器A1、第二运算放大器A2和二极管 D1，其中第一电阻R1的输入端分别与可饱和电感L1的正端和第三电阻R3的输入端连接，第一电阻R1的输出端分别与第一运算放大器A1的反相输入端和第二电阻R2的输入端连接， 第一运算放大器仏的同相输入端与参考地连接，第一运算放大器A1的输出端与二极管D1 的阳极连接，二极管D1的阴极分别与第三电阻R3的输出端和第二运算放大器A2的同相输入端连接，第二运算放本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电网环境监测装置，其特征在于包括受控电流源(1)、可饱和电感(L1)、绝对值电路(2)、同相运算放大电路(3)、第一电压阀值非门(A4)、第二电压阀值非门(A5)、阻容充放电电路(4)、电网掉电比较电路(5)和断网判断比较电路(6)，其中受控电流源(1)的输出端与可饱和电感(L1)的正端和负端连接，可饱和电感(L1)的正端与绝对值电路(2)的输入端连接，绝对值电路(2)的输出端与同相运算放大电路(3)的输入端连接，同相运算放大电路(3)的输出端与电压阀值非门(A4)的输入端连接，第一电压阀值非门(A4)的输出端与第二电压阀值非门(A5)的输入端连接，第二电压阀值非门(A5)的输出端与阻容充放电电路(4)的输入端连接，阻容充放电电路(4)的输出端与分别与电网掉电比较电路(5)和断网判断比较电路(6)的输入端连接。

【技术特征摘要】
1.一种电网环境监测装置，其特征在于包括受控电流源(I)、可饱和电感(Li)、绝对值电路⑵、同相运算放大电路(3)、第一电压阀值非门(A4)、第二电压阀值非门(A5)、阻容充放电电路(4)、电网掉电比较电路(5)和断网判断比较电路(6)，其中受控电流源⑴的输出端与可饱和电感(L1)的正端和负端连接，可饱和电感(L1)的正端与绝对值电路⑵的输入端连接，绝对值电路⑵的输出端与同相运算放大电路⑶的输入端连接，同相运算放大电路(3)的输出端与电压阀值非门(A4)的输入端连接,第一电压阀值非门(A4)的输出端与第二电压阀值非门(A5)的输入端连接，第二电压阀值非门(A5)的输出端与阻容充放电电路(4)的输入端连接，阻容充放电电路⑷的输出端与分别与电网掉电比较电路(5)和断网判断比较电路(6)的输入端连接。2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述的受控电流源(I)为检测网侧电流的电流传感器。3.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述的可饱和电感(L1)磁滞回线矩形比高、起始磁导率高、矫顽力小。4.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述的绝对值电路(2)包括第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第一运算放大器(A1)、第二运算放大器(A2)和二极管(D1),其中第一电阻(R1)的输入端分别与可饱和电感(L1)的正端和第三电阻(R3)的输入端连接，第一电阻(R1)的输出端分别与第一运算放大器(A1)的反相输入端和第二电阻(R2)的输入端连接，第一运算放大器(A1)的同相输入端与参考地连接，第一运算放大器(A1)的输出端与二极管(D1)的阳极连接，二极管(D1)的阴极分别与第三电阻(R3)的输出端和第二运算放大器(...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑昕昕，肖岚，田洋天，王勤，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：