一種基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌補(bǔ)償裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌補(bǔ)償裝置，其包括：風(fēng)力發(fā)電機(jī)；整流單元；太陽能光伏電池板；直流升壓單元；H橋逆變單元；旁路開關(guān)；并網(wǎng)逆變器；直流chopper單元；直流電流檢測裝置；直流電壓檢測裝置；交流電壓檢測裝置；控制器，其分別與所述直流電流檢測裝置、直流電壓檢測裝置、整流單元、風(fēng)力發(fā)電機(jī)以及直流升壓單元連接，控制器根據(jù)交流電壓檢測裝置傳輸?shù)碾妷褐蹬袛嚯娋W(wǎng)的工作狀態(tài)，以控制H橋逆變單元輸出交流電壓而對電網(wǎng)電壓跌落或浪涌進(jìn)行補(bǔ)償，所述控制器還控制并網(wǎng)逆變器向電網(wǎng)注入電能，以及控制直流chopper單元釋放電能。
【專利說明】—種基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌補(bǔ)償裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種電壓補(bǔ)償裝置，尤其涉及一種基于風(fēng)電的電壓補(bǔ)償裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)達(dá)國家對電能質(zhì)量水平的要求很高，電能質(zhì)量問題不僅會給工業(yè)界帶來很大的經(jīng)濟(jì)損失，如停工和再啟動導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加，損壞反應(yīng)靈敏設(shè)備，報廢半成品，降低產(chǎn)品質(zhì)量，造成營銷困難而損害公司形象及和用戶的良好商業(yè)關(guān)系等，而且也會給醫(yī)療等重要用電部門的設(shè)備帶來危害，引起嚴(yán)重的生產(chǎn)和運(yùn)行事故。美國電力研究院(EPRI)研究顯示，電能質(zhì)量問題每年導(dǎo)致美國工業(yè)在數(shù)據(jù)，材料和生產(chǎn)力上的損失達(dá)300億美元(Electric Power Research Institute, 1999);日本等發(fā)達(dá)國家對電能質(zhì)量要求也很高。隨著我國高科技工業(yè)的迅速發(fā)展，對電能質(zhì)量水平的要求越來越高，電壓跌落、浪涌是其中的主要問題，雖然電壓跌落、浪涌持續(xù)時間短，但是它會引起工業(yè)過程的中斷或停工，而所引起工業(yè)過程的停工期間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于事故的本身時間，因此所造成的損失很大。
[0003]傳統(tǒng)的方法，如電壓調(diào)節(jié)器并不能解決這些問題，而不間斷電源UPS裝置雖能解決這些問題，但是其成本和運(yùn)行費用都極其昂貴。為了解決上述問題，國內(nèi)外對動態(tài)電壓補(bǔ)償器開展了研究。相比于UPS，動態(tài)電壓補(bǔ)償器能有效解決電壓陷落的問題，但是，儲能問題一直困擾著動態(tài)電壓補(bǔ)償器的研究，雖然有人提出最小能量注入法等先進(jìn)的方法，但是額外的儲能始終影響其進(jìn)一步推廣、發(fā)展。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的目的是提供一種基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌補(bǔ)償裝置，其利用風(fēng)能和太陽能發(fā)電對電網(wǎng)中的電壓跌落浪涌進(jìn)行補(bǔ)償，從而確保負(fù)荷電壓不發(fā)生變化，進(jìn)而保護(hù)了負(fù)荷；同時，該裝置可利用風(fēng)能和太陽能發(fā)電為電網(wǎng)電能提供補(bǔ)充供給，從而不需要設(shè)置額外的儲能元件。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本實用新型提供了一種基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌補(bǔ)償裝置，其包括:
[0006]風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其將風(fēng)力轉(zhuǎn)化為交流電輸出；
[0007]整流單元，其交流輸入端與所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出端連接，將風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出端輸出的交流電轉(zhuǎn)換為直流電輸出；
[0008]太陽能光伏電池板，其將太陽能轉(zhuǎn)化為直流電輸出；
[0009]直流升壓單元，其輸入端與太陽能光伏電池板的輸出端連接；
[0010]H橋逆變單元，其直流母線與所述整流單元的直流輸出端和直流升壓單元的輸出端連接，所述H橋逆變單元的交流輸出端用于串接于電網(wǎng)中，以分別與電網(wǎng)的供電端和負(fù)載端連接；
[0011]并網(wǎng)逆變器，其直流母線與所述H橋逆變單元的直流母線連接于一結(jié)點，并網(wǎng)逆變器的輸出端用于與電網(wǎng)連接；
[0012]旁路開關(guān)，其用于串接于電網(wǎng)中，以使其兩端分別與H橋逆變單元的交流輸出端連接；
[0013]直流chopper單元,其直流母線與所述H橋逆變單元的直流母線連接于所述結(jié)占.
[0014]風(fēng)電直流電流檢測裝置，其與整流單元的直流輸出端連接，以檢測整流單元輸出的電流；
[0015]風(fēng)電直流電壓檢測裝置，其與整流單元的直流輸出端連接，以檢測整流單元輸出的電壓；
[0016]光電直流電流檢測裝置，其與直流升壓單元的直流輸出端連接，以檢測直流升壓單元輸出的電流；
[0017]光電直流電壓檢測裝置，其與直流升壓單元的直流輸出端連接，以檢測直流升壓單元輸出的電壓；
[0018]交流電壓檢測裝置，其用以與電網(wǎng)連接，以檢測電網(wǎng)的電壓；
[0019]控制器，其分別與所述風(fēng)電直流電流檢測裝置、風(fēng)電直流電壓檢測裝置、光電直流電流檢測裝置、光電直流電壓檢測裝置、整流單元、直流升壓單元和風(fēng)力發(fā)電機(jī)連接，所述控制器接收風(fēng)電直流電流檢測裝置和風(fēng)電直流電壓檢測裝置分別傳輸?shù)娘L(fēng)電直流電流值和風(fēng)電直流電壓值，調(diào)節(jié)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速以對整流單元進(jìn)行最大功率跟蹤控制；所述控制器還接收光電直流電流檢測裝置和光電直流電壓檢測裝置分別傳輸?shù)墓怆娭绷麟娏髦岛凸怆娭绷麟妷褐担詫χ绷魃龎簡卧M(jìn)行最大功率跟蹤控制；所述控制器還與交流電壓檢測裝置、H橋逆變單元、并網(wǎng)逆變器、旁路開關(guān)和直流chopper單元連接，所述控制器根據(jù)交流電壓檢測裝置傳輸?shù)慕涣麟妷褐蹬袛嚯娋W(wǎng)的工作狀態(tài)，以控制旁路開關(guān)導(dǎo)通或關(guān)閉，同時控制H橋逆變單元輸出交流電壓而對電網(wǎng)電壓跌落或浪涌進(jìn)行補(bǔ)償，所述控制器還控制并網(wǎng)逆變器向電網(wǎng)注入電能，以及控制直流chopper單元釋放電能。
[0020]本實用新型所述的基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌補(bǔ)償裝置中，所述控制器可以是數(shù)字信號處理器、單片機(jī)、計算機(jī)等電子器件或智能設(shè)備；所述判斷電網(wǎng)的工作狀態(tài)包括檢測電網(wǎng)電壓Us是否正常，如是否有電壓跌落或浪涌。本實用新型所述的裝置對風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽能光伏電池板產(chǎn)生的電能進(jìn)行控制分配；控制器根據(jù)交流電壓檢測裝置輸出判斷電網(wǎng)的工作狀態(tài)；判斷電網(wǎng)的工作狀態(tài)正常時，控制器控制旁路開關(guān)導(dǎo)通，H橋逆變單元兩端被短接，電網(wǎng)供電端直接通過旁路開關(guān)向負(fù)載端供電，同時控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽能光伏電池板產(chǎn)生的電能通過并網(wǎng)逆變器向電網(wǎng)注入；判斷電網(wǎng)發(fā)生電壓跌落時，控制器控制旁路開關(guān)關(guān)閉(即斷開)，電網(wǎng)供電端通過串接H橋逆變單元向負(fù)載端供電，控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽能光伏電池板產(chǎn)生的電能通過H橋逆變單元快速輸出相應(yīng)的補(bǔ)償電壓量，使得負(fù)載端的電壓保持不變，從而保護(hù)了負(fù)載，同時控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽能光伏電池板產(chǎn)生的電能通過并網(wǎng)逆變器向電網(wǎng)注入；判斷電網(wǎng)發(fā)生電壓浪涌時，控制器控制旁路開關(guān)關(guān)閉(即斷開)，電網(wǎng)供電端通過串接H橋逆變單元向負(fù)載端供電，控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽能光伏電池板產(chǎn)生的電能通過H橋逆變單元快速輸出相應(yīng)的補(bǔ)償電壓量，使得負(fù)載端的電壓保持不變，從而保護(hù)了負(fù)載，同時利用直流Chopper單元釋放直流母線多余的能量，維持直流母線電壓的穩(wěn)定。
[0021]本實用新型所述的裝置利用了綠色環(huán)保的風(fēng)能和太陽能，解決了電網(wǎng)電壓跌落與浪涌的補(bǔ)償以及儲能問題，此外裝置中的并網(wǎng)逆變器采取前饋方式，從而不增加H橋逆變單元的額外容量。
[0022]進(jìn)一步地，在上述基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌補(bǔ)償裝置中，所述控制器包括數(shù)字信號處理器。
[0023]進(jìn)一步地，在上述基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌補(bǔ)償裝置中，所述控制器包括單片機(jī)。
[0024]進(jìn)一步地，在上述基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌補(bǔ)償裝置中，所述控制器包括計算機(jī)。
[0025]進(jìn)一步地，在上述基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌補(bǔ)償裝置中，所述風(fēng)電直流電流檢測裝置和/或光電直流電流檢測裝置分別包括直流電流傳感器。
[0026]進(jìn)一步地，在上述基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌補(bǔ)償裝置中，所述風(fēng)電直流電壓檢測裝置和/或光電直流電壓檢測裝置分別包括直流電壓傳感器。
[0027]進(jìn)一步地，在上述基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌補(bǔ)償裝置中，所述交流電壓檢測裝置包括交流電壓傳感器。
[0028]采用上述基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌補(bǔ)償裝置進(jìn)行電壓跌落浪涌補(bǔ)償?shù)姆椒òú襟E:
[0029]采用風(fēng)力發(fā)電機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為交流電輸出，采用太陽能光伏電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為直流電輸出；
[0030]采用整流單元將風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出的交流電轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電后輸出，采用直流升壓單兀將太陽能光伏電池輸出的直流電也轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電后輸出；
[0031]采用控制器對整流單元和直流升壓單元分別進(jìn)行最大功率跟蹤控制以使整流單元輸出的直流電和直流升壓單元輸出的直流電的有功功率均為最大；
[0032]采用H橋逆變單元和并網(wǎng)逆變器將整流單元和直流升壓單元輸出的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姡?br>
[0033]采用控制器檢測電網(wǎng)電壓Us是否正常:若判斷為是，控制器控制旁路開關(guān)導(dǎo)通且控制H橋逆變單元向電網(wǎng)輸出的交流電壓為零，同時控制器控制并網(wǎng)逆變器將全部風(fēng)光電能注入電網(wǎng)；若判斷為否，則進(jìn)一步判斷電網(wǎng)是發(fā)生了電壓跌落還是發(fā)生了電壓浪涌:若判斷為電壓跌落，則控制器控制旁路開關(guān)關(guān)閉且H橋逆變單元向電網(wǎng)輸出的交流電壓Uj =UsO-Us，同時控制器控制并網(wǎng)逆變器將剩余的風(fēng)光電能注入電網(wǎng)；若判斷為電壓浪涌，則控制旁路開關(guān)關(guān)閉且H橋逆變單元向電網(wǎng)輸出的交流電壓Uj =UsO-Us,同時控制器控制直流chopper單元釋放多余的風(fēng)光電能，以維持直流母線電壓的穩(wěn)定；其中UsO為電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)交流供電電壓值。
[0034]對整流單元進(jìn)行最大功率跟蹤控制的步驟可以為:控制器檢測整流單元輸出的有功功率，判斷本次輸出的有功功率是否大于上次輸出的有功功率，若判斷為是，則增大風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，若判斷為否，則維持風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速不變。
[0035]其中，可以分別采用風(fēng)電直流電流檢測裝置和風(fēng)電直流電壓檢測裝置檢測整流單元輸出的直流電的電流Iw和電壓uw，以獲得整流單元輸出的有功功率Pw = UwXIw0
[0036]對直流升壓單元進(jìn)行最大功率跟蹤控制的步驟可以為:控制器檢測直流升壓單元輸出的有功功率，判斷本次輸出的有功功率是否大于上次輸出的有功功率，若判斷為是，則增加直流升壓單元的占空比，若判斷為否，則維持直流升壓單元的占空比不變。
[0037]其中，可以分別采用光電直流電流檢測裝置和光電直流電壓檢測裝置檢測直流升壓單元輸出的直流電的電流Ipv和電壓Upv，以獲得直流升壓單元輸出的有功功率Ppv =
Upv X Ipv。
[0038]在進(jìn)行電壓跌落浪涌補(bǔ)償時，當(dāng)90% Uso ^ Us ^ 110% Ustl，則判斷電網(wǎng)電壓Us為正常；當(dāng)Us < 90% Ustl，則判斷為電壓跌落；當(dāng)Us > 110% Ustl，則判斷為電壓浪涌。
[0039]本實用新型所述的基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌補(bǔ)償裝置，具有以下優(yōu)占.^ \\\.
[0040]I)能夠有效解決電網(wǎng)電壓跌落與浪涌的補(bǔ)償問題，從而保護(hù)負(fù)荷；
[0041]2)用旁路開關(guān)而不使用變壓器，使得裝置體積更小、成本更低；
[0042]3)有效利用了綠色環(huán)保的風(fēng)能和太陽能，可以不用額外設(shè)置儲能單元；此外，風(fēng)能和太陽能之間形成了一種互補(bǔ)關(guān)系，進(jìn)一步保證了能源的供給；
[0043]4)裝置中的并網(wǎng)逆變器采取前饋方式，從而不增加H橋逆變單元的額外容量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0044]圖1為本實用新型所述的基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌補(bǔ)償裝置在一種實施方式下的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0045]圖2為本實用新型所述的基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌補(bǔ)償裝置的H橋逆變單元拓?fù)鋱D。
[0046]圖3為本實用新型所述的基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌補(bǔ)償裝置的并網(wǎng)逆變器拓?fù)鋱D。
[0047]圖4為采用本實用新型所述的基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌補(bǔ)償裝置進(jìn)行電壓跌落浪涌補(bǔ)償?shù)牧鞒虉D。
【具體實施方式】
[0048]以下將根據(jù)具體實施例及說明書附圖對本實用新型所述的基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌補(bǔ)償裝置做進(jìn)一步說明，但是該說明并不構(gòu)成對本實用新型的不當(dāng)限定。
[0049]圖1顯示了本實用新型所述的基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌補(bǔ)償裝置的一種實施例。圖2和圖3分別顯示了該實施例中的H橋逆變單元3和并網(wǎng)逆變器8的拓?fù)鋱D。
[0050]如圖1所示，該裝置包括:控制器1、整流單元21、直流升壓單元22、H橋逆變單元
3、旁路開關(guān)4、風(fēng)電直流電壓傳感器51、風(fēng)電直流電流傳感器61、光電直流電壓傳感器52、光電直流電流傳感器62、交流電壓傳感器7、并網(wǎng)逆變器8、直流Chopper單元9、風(fēng)力發(fā)電機(jī)11以及太陽能光伏電池板12 ;其中，控制器I由中央處理單元實現(xiàn)，其核心是數(shù)字信號處理器；控制器I的整流控制端與整流單元21相應(yīng)的控制端相連，控制器I的直流升壓控制端與直流升壓單元22相應(yīng)的控制端相連，控制器I的H橋逆變控制端與H橋逆變單元3相應(yīng)的控制端相連；控制器I的風(fēng)電直流電壓輸入端與風(fēng)電直流電壓傳感器51的輸出端相連，控制器I的風(fēng)電直流電流輸入端與風(fēng)電直流電流傳感器61的輸出端相連，控制器I的光電直流電壓輸入端與光電直流電壓傳感器52的輸出端相連，控制器I的光電直流電流輸入端與光電直流電流傳感器62的輸出端相連，控制器I的交流電流輸入端與交流電壓傳感器7的輸出端相連,控制器I的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子角度輸入信號輸入端與風(fēng)力發(fā)電機(jī)11的測速碼盤輸出端相連，控制器I的并網(wǎng)逆變控制端與并網(wǎng)逆變器8相應(yīng)的控制端相連，控制器I的直流Chopper單元控制端與直流Chopper單元9相應(yīng)的控制端相連；整流單元21的交流輸入端與風(fēng)力發(fā)電機(jī)11的輸出端相連，直流升壓單元22的輸入端與太陽能光伏電池板12的輸出端相連，整流單元21的直流輸出端和直流升壓單元22的輸出端均與H橋逆變單元3、并網(wǎng)逆變器8和直流Chopper單元9的直流母線端相連；H橋逆變單元3的交流輸出端與旁路開關(guān)4并聯(lián)后串接于電網(wǎng)的供電端S和負(fù)載端L ;風(fēng)電直流電壓傳感器51的輸入端與整流單元21的直流輸出端相連；風(fēng)電直流電流傳感器61的輸入端串接于整流單元21的直流輸出端，光電直流電壓傳感器52的輸入端與直流升壓單元22的直流輸出端相連；光電直流電流傳感器62的輸入端串接于直流升壓單元22的直流輸出端；交流電壓傳感器7的輸入端與電網(wǎng)供電端S相連；并網(wǎng)逆變器8的直流母線端與H橋逆變單元3的直流母線端、整流單元2的直流輸出端以及直流Chopper單元9的直流母線端相連，并網(wǎng)逆變器8的交流輸出端與電網(wǎng)供電端S相連。如圖2所示，H橋逆變單元3的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括若干三極管，其連接方式如圖，圖中DC+和DC-分別為直流母線的正極和負(fù)極；AC為交流輸出端。如圖3所示，并網(wǎng)逆變器8的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括若干三極管，其連接方式如圖，圖中DC+和DC-分別為直流母線的正極和負(fù)極;AC為交流輸出端。
[0051]該裝置工作時，整流單元21將風(fēng)力發(fā)電機(jī)11產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)換為直流電輸出，直流升壓單元22將太陽能光伏電池板12產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為直流電輸出；控制器I接收風(fēng)電直流電流傳感器61、風(fēng)電直流電壓傳感器51、光電直流電流傳感器62以及光電直流電壓傳感器52傳輸?shù)闹绷麟娏髦岛椭绷麟妷褐?，調(diào)節(jié)風(fēng)力發(fā)電機(jī)11的轉(zhuǎn)速以對整流單元21進(jìn)行最大功率跟蹤控制，同時調(diào)節(jié)直流升壓單元的占空比以對直流升壓單元22進(jìn)行最大功率跟蹤控制；控制器I還根據(jù)交流電壓傳感器7傳輸?shù)慕涣麟妷褐蹬袛嚯娋W(wǎng)的工作狀態(tài)，以控制H橋逆變單元3輸出交流電壓而對電網(wǎng)電壓跌落或浪涌進(jìn)行補(bǔ)償，具體來說，控制器I判斷電網(wǎng)的工作狀態(tài)正常時，控制器I控制旁路開關(guān)4導(dǎo)通，電網(wǎng)供電端S直接通過旁路開關(guān)向負(fù)載端L正常供電,控制器I還控制控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)11和太陽能光伏電池板12產(chǎn)生的電能通過并網(wǎng)逆變器8向電網(wǎng)注入；判斷電網(wǎng)發(fā)生電壓跌落時，控制器I控制旁路開關(guān)4關(guān)閉(即斷開)，電網(wǎng)供電端S通過串接H橋逆變單元3向負(fù)載端L供電，此時控制器I控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)11和太陽能光伏電池板12產(chǎn)生的電能通過H橋逆變單元3快速輸出相應(yīng)的補(bǔ)償電壓量，使得負(fù)載端L的電壓隊保持不變，從而保護(hù)了負(fù)載，此外，控制器I還控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)11和太陽能光伏電池板12產(chǎn)生的電能通過并網(wǎng)逆變器8向電網(wǎng)注入；控制器I判斷電網(wǎng)發(fā)生電壓浪涌時，控制器I控制旁路開關(guān)4關(guān)閉(即斷開)，電網(wǎng)供電端S通過串接H橋逆變單元3向負(fù)載端L供電，此時控制器I控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)11和太陽能光伏電池板12產(chǎn)生的電能通過H橋逆變單元3快速輸出相應(yīng)的補(bǔ)償電壓量，使得負(fù)載端L的電壓Ul保持不變，從而保護(hù)了負(fù)載，同時利用直流Chopper單元9釋放直流母線多余的能量，維持直流母線電壓的穩(wěn)定。
[0052]圖4為采用本實用新型所述的基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌補(bǔ)償裝置進(jìn)行電壓跌落浪涌補(bǔ)償?shù)牧鞒虉D。
[0053]請結(jié)合圖1參考圖4，進(jìn)行電壓跌落浪涌補(bǔ)償時，通過所測的整流單元21輸出的直流電的直流電壓Uw和直流電流Iw計算整流單元21輸出的功率Pw，并對其進(jìn)行最大功率跟蹤控制，通過所測的直流升壓單元22輸出的直流電的直流電壓Upv和直流電流Ipv計算直流升壓單元22輸出的功率Ppv，并對其進(jìn)行最大功率跟蹤控制；通過檢測電網(wǎng)的交流供電電壓Us，判斷電網(wǎng)交流電壓是否正常，當(dāng)發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)電壓跌落或浪涌時，控制器I控制H橋逆變單元3輸出相應(yīng)的交流電壓變化量，該變化量直接對負(fù)載端電壓Ul進(jìn)行補(bǔ)償，從而使負(fù)載端電壓隊不受電網(wǎng)電壓異常影響，同時控制并網(wǎng)逆變器8將風(fēng)力發(fā)電機(jī)11和太陽能光伏電池板12輸出的電能注入到電網(wǎng)；當(dāng)電網(wǎng)電壓浪涌引起直流母線電壓上升時，通過直流Chopper單元9將多余的能量釋放掉。
[0054]具體步驟如下:
[0055]I)通過控制器I測量交流供電電壓Us、整流單元21輸出的直流電壓Uw與直流電流Iw、風(fēng)力發(fā)電機(jī)11的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子角度、直流升壓單元22輸出的直流電壓Upv與直流電流
1.丄pv ,
[0056]2)通過控制器I計算整流單元21輸出有功功率Pw:PW = UwX Iw以及直流升壓單元22輸出有功功率Ppv:Ppv = UpvX Ipv ；
[0057]3)通過控制器I控制整流單元21進(jìn)行風(fēng)電的最大功率跟蹤:
[0058]判斷本次整流單元21輸出有功功率Pw是否大于上次輸出值，若是則繼續(xù)增大風(fēng)力發(fā)電機(jī)11的轉(zhuǎn)速；否則，維持風(fēng)力發(fā)電機(jī)11的轉(zhuǎn)速不變；
[0059]通過控制器I控制直流升壓單元22進(jìn)行太陽能光伏發(fā)電的最大功率跟蹤:
[0060]判斷本次直流升壓單元22輸出有功功率Ppv是否大于上次輸出值，若判斷為是，則增加直流升壓單元的占空比，若判斷為否，則維持直流升壓單元的占空比不變；
[0061]4)設(shè)Ustl為電網(wǎng)正常時交流供電電壓值，控制器I通過交流電壓傳感器7檢測電網(wǎng)電壓Us是否正常:
[0062]若交流供電電壓Us低于正常電壓Ustl的90%時，則判斷為電網(wǎng)電壓跌落，控制器I迅速關(guān)閉(即斷開)旁路開關(guān)4，并控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)11和太陽能光伏電池板12產(chǎn)生的電能通過H橋逆變單元3輸出補(bǔ)償，該補(bǔ)償電壓Uj滿足Uj = (Uso-Us)(此時H橋逆變單元3輸出的交流電壓相位與電網(wǎng)電壓的相位相同)，同時將多余的風(fēng)光電通過并網(wǎng)逆變器8向電網(wǎng)注入功率；
[0063]若交流供電電壓Us高于正常電壓Ustl的110 %時，則判斷為電網(wǎng)電壓浪涌，控制器I迅速關(guān)閉(即斷開)旁路開關(guān)4，并控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)11和太陽能光伏電池板12產(chǎn)生的電能通過H橋逆變單元3輸出補(bǔ)償，該補(bǔ)償電壓Uj滿足Uj = (Uso-Us)(此時H橋逆變單元3輸出的交流電壓相位與電網(wǎng)電壓的相位相反)，同時通過直流Chopper單元9釋放多余的能量，從而維持直流母線電壓穩(wěn)定。
[0064]若以上兩種情況都不符合，則判斷為電網(wǎng)電壓Us正常，即交流供電電壓Us滿足90% Uso ^ Us ^ 110% Ustl，控制器I控制H橋逆變單元3輸出補(bǔ)償為零，同時導(dǎo)通旁路開關(guān)4使得H橋逆變單元3被短接，電網(wǎng)供電端S直接通過旁路開關(guān)4向負(fù)載端L正常供電，此夕卜，控制器I控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)11和太陽能光伏電池板12產(chǎn)生的電能通過并網(wǎng)逆變器8向電網(wǎng)注入功率。
[0065]需要注意的是，以上所列舉的實施例僅為本實用新型的具體實施例。顯然本實用新型不局限于以上實施例，隨之做出的類似變化或變形是本領(lǐng)域技術(shù)人員能從本實用新型公開的內(nèi)容直接得出或者很容易便聯(lián)想到的，均應(yīng)屬于本實用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌補(bǔ)償裝置，其特征在于，包括: 風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其將風(fēng)力轉(zhuǎn)化為交流電輸出； 整流單元，其交流輸入端與所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出端連接，將風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出端輸出的交流電轉(zhuǎn)換為直流電輸出； 太陽能光伏電池板，其將太陽能轉(zhuǎn)化為直流電輸出； 直流升壓單元，其輸入端與太陽能光伏電池板的輸出端連接； H橋逆變單元，其直流母線與所述整流單元的直流輸出端和直流升壓單元的輸出端連接，所述H橋逆變單元的交流輸出端用于串接于電網(wǎng)中，以分別與電網(wǎng)的供電端和負(fù)載端連接； 并網(wǎng)逆變器，其直流母線與所述H橋逆變單元的直流母線連接于一結(jié)點，并網(wǎng)逆變器的輸出端用于與電網(wǎng)連接； 旁路開關(guān)，其用于串接于電網(wǎng)中，以使其兩端分別與H橋逆變單元的交流輸出端連接； 直流chopper單元,其直流母線與所述H橋逆變單元的直流母線連接于所述結(jié)點； 風(fēng)電直流電流檢測裝置，其與整流單元的直流輸出端連接，以檢測整流單元輸出的電流； 風(fēng)電直流電壓檢測裝置，其與整流單元的直流輸出端連接，以檢測整流單元輸出的電壓； 光電直流電流檢測裝置，其與直流升壓單元的直流輸出端連接，以檢測直流升壓單元輸出的電流； 光電直流電壓檢測裝置，其與直流升壓單元的直流輸出端連接，以檢測直流升壓單元輸出的電壓； 交流電壓檢測裝置，其用以與電網(wǎng)連接，以檢測電網(wǎng)的電壓； 控制器，其分別與所述風(fēng)電直流電流檢測裝置、風(fēng)電直流電壓檢測裝置、光電直流電流檢測裝置、光電直流電壓檢測裝置、整流單元、直流升壓單元和風(fēng)力發(fā)電機(jī)連接，所述控制器接收風(fēng)電直流電流檢測裝置和風(fēng)電直流電壓檢測裝置分別傳輸?shù)娘L(fēng)電直流電流值和風(fēng)電直流電壓值，調(diào)節(jié)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速以對整流單元進(jìn)行最大功率跟蹤控制；所述控制器還接收光電直流電流檢測裝置和光電直流電壓檢測裝置分別傳輸?shù)墓怆娭绷麟娏髦岛凸怆娭绷麟妷褐担詫χ绷魃龎簡卧M(jìn)行最大功率跟蹤控制；所述控制器還與交流電壓檢測裝置、H橋逆變單元、并網(wǎng)逆變器、旁路開關(guān)和直流chopper單元連接，所述控制器根據(jù)交流電壓檢測裝置傳輸?shù)慕涣麟妷褐蹬袛嚯娋W(wǎng)的工作狀態(tài)，以控制旁路開關(guān)導(dǎo)通或關(guān)閉，同時控制H橋逆變單元輸出交流電壓而對電網(wǎng)電壓跌落或浪涌進(jìn)行補(bǔ)償，所述控制器還控制并網(wǎng)逆變器向電網(wǎng)注入電能，以及控制直流chopper單元釋放電能。
2.如權(quán)利要求1所述的基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述控制器包括數(shù)字信號處理器。
3.如權(quán)利要求1所述的基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述控制器包括單片機(jī)。
4.如權(quán)利要求1所述的基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述控制器包括計算機(jī)。
5.如權(quán)利要求1所述的基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述風(fēng)電直流電流檢測裝置和/或光電直流電流檢測裝置分別包括直流電流傳感器。
6.如權(quán)利要求1所述的基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述風(fēng)電直流電壓檢測裝置和/或光電直流電壓檢測裝置分別包括直流電壓傳感器。
7.如權(quán)利要求1所述的基于風(fēng)光電互補(bǔ)的前饋型電壓跌落浪涌補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述交流電壓檢測裝置包括交流電壓傳感器。
【文檔編號】H02J3/38GK203933021SQ201420353920
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月27日
【發(fā)明者】王坤, 高峻, 趙艷萍, 戴明明, 趙輝 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)安徽省電力公司亳州供電公司