CN109546686A - 基于光蓄发电单元的动态电压恢复器的电压补偿和不间断供电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于光蓄发电单元的动态电压恢复器的电压补偿和不间断供电方法，通过将动态电压恢复器储能装置设置为光蓄发电单元，采用整流器与配电网相连，对其中的开关信号进行合理控制，实现对电压暂降，电压暂升抑制，而且可以减小储能的容量，降低成本，同时在电网供电中断时或光照充裕时可作为在线UPS功能，为负荷连续供电。本发明不但提高了系统的可靠性，而且合理利用光蓄发电单元，提高设备利用率，提高供电质量，实现了节能减排。

Description

基于光蓄发电单元的动态电压恢复器的电压补偿和不间断供 电方法
技术领域
本发明涉及电力技术领域，具体地，涉及一种基于光蓄发电单元的动态电压恢复器的电压补偿和不间断供电方法。
背景技术
微电网能实现内部电源和负荷的一体化运行，并可与主电网进行协调控制，它在主网受到大的故障甚至崩溃时，使本区域重要负载仍然可以连续供电。虽然微网技术具有诸多优点，但微网中随机性能源(太阳能、风能)会对微网电能质量产生影响，同时微网一般处于配电网的末端，接入微网的负载也易受电压跌落、骤升、瞬间中断及其他扰动的影响。
在现有技术中，动态电压恢复器可以有效保证负载的供电质量，因而受到了广泛的关注，发展十分迅猛。但是，目前实施的大多数电压跌落恢复器都是存储类型，普通电容器的成本较低，使用方便，但能量密度小，且寿命有限。超级电容器的能量密度比较高，可快速充放电而寿命时间长，但成本高昂，且现在技术不是很成熟，实现起来比较困难。
发明内容
为了解决现有技术中所存在的问题，本发明提供了一种基于光蓄发电单元的动态电压恢复器的电压补偿和不间断供电方法，将动态电压恢复器储能装置设置为光蓄发电单元，采用整流器与配电网相连，通过对其中的开关信号进行合理控制，从而实现动态电压恢复器(DVR)及不间断电源(UPS)运行模式的有效切换，提高设备利用率，提高供电质量和可靠性。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于光蓄发电单元的动态电压恢复器的电压补偿和不间断供电方法，其特征在于：
1)系统运行在正常模式下，DVR在旁路模式，微网并网运行且配电网电压和微电网电压均为正常电压。
2)当检测到配电网或微网电压暂降或暂升时，DVR在运行模式，储能单元经升压斩波电路升高直流电压后，通过逆变器输出功率，调节输出变压器电压，维持负载电压。
3)当检测到配电网供电中断时，此时DVR作为UPS，将蓄电池的直流能量逆变为交流能量后提供给负荷，实现负荷的连续运行。
有益效果
本发明提供了一种基于光蓄发电单元的动态电压恢复器的电压补偿和不间断供电方法，通过将动态电压恢复器储能装置设置为光蓄发电单元，采用整流器与配电网相连，对其中的开关信号进行合理控制，实现对电压暂降和电压暂升的抑制，而且可以减小储能容量，降低成本，同时在电网供电中断或光照充裕时可作为在线UPS功能，为负荷连续供电，提高了系统的可靠性，实现了节能减排。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种基于光蓄发电单元的动态电压恢复器的结构示意图；
图2是本发明实施例中系统电压检测及运行模式确定结构图；
图3是本发明实施例中DVR控制框图；
图4是本发明实施例中系统电压跌落幅度为30％时波形图；
图5是本发明实施例中针对系统电压跌落补偿后负载电压波形图；
图6是本发明实施例中系统电压骤升幅度为20％时波形图；
图7是本发明实施例中针对系统电压骤升补偿后负载电压波形图；
图8是本发明实施例中系统电压供电中断波形图
图9是本发明实施例中针对系统电压供电中断补偿后负载电压波形图
具体实施方式
为了方便更好地理解本发明的内容，下面结合具体实施例进行进一步阐述。
如图1所示，本发明提供了一种基于光蓄发电单元的动态电压恢复器的结构示意图，该系统主要包括PV阵列、蓄电池组、整流器、2个DC/DC变换器、1个交/直流转换器和串联变压器，以及功率半导体开关S、S1、S2和K1、K2。
在本发明实施例中，当系统正常运行时，S1闭合，DVR在旁路模式，微网并网运行且配电网电压和微网电压均为正常电压，开关S闭合，S2断开；微网孤岛运行时，开关S断开，S2断开。
如图2所示，为本发明实施例中系统电压检测及运行模式确定结构图，当检测到配电网或微网电压暂降或暂升时，进入动态电压恢复器运行模式，开关S1断开，DVR在运行模式，储能单元经升压斩波电路升高直流电压后，通过逆变器输出功率，调节输出变压器电压，维持负载电压；当检测到配电网供电中断时，进入不间断电源运行模式，开关S断开，S2闭合，S1断开，此时DVR作为UPS，将蓄电池的直流能量逆变为交流能量后提供给负荷，实现负荷的连续运行。
所述的动态电压恢复器运行模式，即当检测到系统发生电压暂降或暂升时，旁路开关S1断开，装置切换到DVR运行模式，控制蓄电池放电，补偿敏感负载所需功率，维持负载电压在额定值。需根据负荷对电能质量的需求，对DVR采取合理的补偿控制策略，从而实现负载电压质量的提高。其中逆变器作为DVR的核心部件，其控制策略采用符合控制策略，基准电压与电网电压比较产生的前馈信号可以使系统能快速跟踪电源侧电压的变化，同时逆变电路采用PD控制，能反应输出电压的变化趋势，产生早期修正信号，增加系统的阻尼程度，提高系统的稳定性，改善电压补偿效果。其控制框图如图3所示。
所述的不间断电源运行模式，即根据负荷情况，用电环境和电源保护的目的，选择UPS，按其工作原理可分为后备式、在线式与在线互动式。本发明在该模式下DVR又运行于两种方式，第一种作为备用UPS，即电网正常运行时，既给负载供电，同时又给储能蓄电池充电；突发停电时，DVR作为UPS电源工作，由储能电池给负载供电，满足负荷的电能需求。第二种作为在线UPS，为了充分利用备用状态下的DVR和UPS，对装置采用光蓄发电单元，蓄电池作为DVR的储能装置，向系统提供必要的有功支持。为了充分发挥蓄电池的储能，同时为了降低蓄电池的容量，该DVR在蓄电池与逆变器之间加入升压斩波电路，一是稳定了蓄电池的输出电压；二是避免了由直流电压低所导致的补偿电压不足，提高了直流电压。
在本发明实施例中，电网电压为220V，串联变压器变比为1:1，滤波电容电感分别为12mH和120μF，负载电阻和电感分别为20Ω和10mH，建立了一个实验模型。
图4、图5给出了当系统电压跌落30％时，本发明方案的性能状况，如图4所示，电网电压在0.05～0.15s电压跌落30％，图5为补偿后负载电压波形。图6、图7给出了当系统电压骤升20％时，本发明方案的性能状况，如图6所示，电网电压在0.05～0.15s电压骤升20％，图7为补偿后负载电压波形。当系统发生电压跌落或骤升时，S1瞬间断开，系统立即启动动态电压恢复器运行模式。由图5、图7可以看出DVR能正确补偿负载侧所需电压。
图8、图9给出了当系统电压供电中断，本发明方案性能状况，如图8所示，电网电压在0.05s发生故障，导致供电中断，图9为补偿后负载电压波形。由图9可知当供电中断时，系统立即启动不间断电源运行模式，DVR迅速作为不间断电源运行，输出补偿电压，补偿效果良好，负载侧电压幅值基本没有发生畸变。
综上所述，本发明提供了一种基于光蓄发电单元的动态电压恢复器的电压补偿和不间断供电方法，通过将动态电压恢复器储能装置设置为光蓄发电单元，采用整流器与配电网相连，对其中的开关信号进行合理控制，实现对电压暂降、电压暂升进行抑制，而且可以减小储能的容量，降低成本，同时在电网供电中断时或光照充裕时可作为在线UPS功能，为负荷连续供电，提高了系统的可靠性，实现了节能减排。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明精神和原则之内，所作任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
本说明书中未作详细描述内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (1)

1.基于光蓄发电单元的动态电压恢复器的电压补偿和不间断供电方法，其特征在于，主要包括：动态电压恢复器储能装置为光蓄发电单元，并采用整流器与配电网相连，可将能量从电网或光伏发电提供给负荷，通过对其中的开关信号进行合理控制，从而实现动态电压恢复器及不间断电源运行模式的有效切换，提高设备利用率，提高供电质量和可靠性。
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