CN110707697A - 一种虚拟电厂中的电力谐波补偿装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种虚拟电厂中的电力谐波补偿装置，包括控制模块，以及与其电连接的A/D转换器、数据处理模块、D/A转换器和检测模块，其中，A/D转换器电连接信号放大器，信号放大器电连接电流互感模块，电流互感模块电连接虚拟电厂电网，D/A转换器电连接电流补偿模块，电流补偿模块电连接补偿执行模块。实施本发明，具有补偿效果好的优点，且能快速响应，提高了补偿精度，成本低。
Description
技术领域
本发明涉及虚拟电厂技术领域，尤其涉及一种虚拟电厂中的电力谐波补偿装置。
背景技术
虚拟电厂是将分布式发电机组、可控负荷和分布式储能设施有机结合，通过配套的调控技术、通信技术实现对各类分布式能源进行整合调控的载体，以作为一个特殊电厂参与电力市场和电网运行，也就是说虚拟电厂就是一个能精确控制用电需求和发电输出平衡的系统，可高效经济地调节各台调峰机组、各种储能设备、多种用电设备的负荷，达到更经济地按需增减负荷的目的。
电力系统的谐波问题早在上个世纪20年代和30年代就引起了人们的注意。一般来说，在供用电系统中，总是希望交流电压和交流电流呈现正弦波形。但是，电网中的整流器、变频调速装置、电弧炉以及各种电力电子装置都是非线性负荷，正弦电压施加在这些非线性负荷上时，电流就变为非正弦波，非正弦电流在电网阻抗上产生压降，会使电压波形也产生畸变，变为非正弦波。由于谐波在电力系统中的普遍存在，谐波所造成的危害日趋严重，世界各国都对谐波问题予以充分的重视。
谐波对于电力系统来说，完全是有害的。谐波对公用电网的危害有大致以下几个方面：其一，谐波使公用电网中元件产生附加的谐波损耗，降低了发电、输电和用电设备的效率。其二，谐波影响各种电气设备的正常工作。使电机产生机械振动、噪声和过电压，使变压器局部严重过热；还会使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短，以致损坏。其三，谐波会引起公用电网中局部的并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，增加了上述危害，并可能引起严重事故。
在现有技术中也出现一些技术，诸如利用有源滤波器(APF)，即利用可控的功率半导体器件，向电网注入与原有谐波电流幅值相等而相位相反的补偿电流，使电网的总谐波电流为零，是抑制与补偿谐波的有效措施。但是，在现有技术中，有源滤波器的实现通常采用单片机或是基于数字信号处理器；但是存在的不足之处在于，响应速度慢，一般响就延时至少有1个周波；而且成本较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种虚拟电厂中的电力谐波补偿装置，可以提高补偿精度，以及提高响应速度，且成本低。
为解决上述的技术问题，本发明的一方面提供一种虚拟电厂中的电力谐波补偿装置，其包括控制模块，与所述控制模块分别电连接的A/D转换器、数据处理模块、D/A转换器和检测模块，其中，所述A/D转换器进一步电连接信号放大器，所述信号放大器电连接电流互感模块，所述电流互感模块电连接虚拟电厂电网，所述D/A转换器电连接电流补偿模块，所述电流补偿模块电连接补偿执行模块；其中：
所述电流互感模块用于感应检测到虚拟电厂电网的电流信息；
所述信号放大器用于对电流互感模块感应的电流信息进行信号放大；
所述A/D转换器用于将信号放大器所放大的信息进行A/D转换形成数字信号传送给控制模块；
所述控制模块用于将所述经A/D转换器转换的数字信号传送给数据处理模块，并将数据处理模块的处理结果发送给D/A转换器；
所述数据处理模块用于对来自A/D转换器的信呈进行数据处理，并将处理结果反馈给控制模块；
所述D/A转换器用于将所述处理结构转换成模拟信号并发送给电流补偿模块；
电流补偿模块用于对所述模拟信号进行谐波提取、数字延时或实现增益处理；
所述补偿执行模块用于对所述补偿模块处理后的信号进行补偿操作并产生驱动信号。
优选地，所述信号放大器进一步包含有信号加法器，所述信号加法器分别电连接有第一乘法器、第二乘法器以及第三乘法器。
优选地，所述电流补偿模块分别包含有谐波提取模块、数字延时模块和增益模块。
优选地，所述补偿执行模块分别包含有补偿产生电路和驱动电路。
优选地，A/D转换器采用具有完全查分输入形式的ADC0801-0805。
优选地，D/A转换器采用DA0808。
优选地，补偿产生电路采用半导体器件IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)。
优选地，检测模块包括谐波检测模块和间谐波检测模块，谐波检测模块用于提取谐波信号，间谐波检测模块用于提取间谐波信号。
实施本发明的实施例，具有如下的有益效果：
本发明提供的虚拟电厂中的电力谐波补偿装置，包括控制模块，与所述控制模块分别电连接的A/D转换器、数据处理模块、D/A转换器和检测模块，以及与上述模块连接的信号放大器、电流互感模块、虚拟电厂电网、电流补偿模块、补偿执行模块等；可以对电流互感模块感应到的虚拟电厂的电流信号进行诸如放大、A/D处理、D/A处理、行谐波提取、数字延时或实现增益，以及进行补偿处理；本发明具有补偿效果好的优点，可以实现快速响应，并提高了补偿精度，且成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
图1为本发明提出的一种虚拟电厂中的电力谐波补偿装置的结构示意图；
图2为图1中的信号放大器的结构示意图；
图3为图1中的电流补偿模块的结构示意图；
图4为图1中的补偿执行模块的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，示出了本发明提出的一种虚拟电厂中的电力谐波补偿装置的结构示意图；一并参照图2-4所示，在本实施全名，所述虚拟电厂中的电力谐波补偿装置包括控制模块1，以及与所述控制模块1分别电连接的A/D转换器2、数据处理模块3、D/A转换器4和检测模块5，其中，A/D转换器4电连接信号放大器6，信号放大器6电连接电流互感模块7电流互感模块7电连接虚拟电厂电网8，D/A转换器4电连接电流补偿模块9，电流补偿模块9电连接补偿执行模块10。
进一步的，所述电流互感模块7用于感应检测到虚拟电厂电网的电流信息；信号放大器6用于对电流互感模块感应的电流信息进行信号放大；A/D转换器2用于将信号放大器6所放大的信息进行A/D转换形成数字信号传送给控制模块1；控制模块1用于将所述经A/D转换器2转换的数字信号传送给数据处理模块3；数据处理模块3对来自A/D转换器2的信息进行数据处理，并将处理结果反馈给控制模块1；控制模块1进一步用于将数据处理模块3的处理结果发送给D/A转换器4；D/A转换器4用于将所述处理结构转换成模拟信号并发送给电流补偿模块9；由电流补偿模块9对所述模拟信号进行谐波提取、数字延时或实现增益处理；补偿执行模块10用于对所述补偿模块9处理后的信号进行补偿操作并产生驱动信号。
如图2至4所示，其中，信号放大器6进一步包含有信号加法器63，信号加法器63分别电连接有第一乘法器60、第二乘法器61、第三乘法器62。所述第一乘法器60、第二乘法器61、第三乘法器62结合所述加法器63实现信号放大的作用；
电流补偿模块9包含有谐波提取模块90、数字延时模块91和增益模块92，分别实现谐波提取、数字延时和增益的作用，谐波提取模块90中，滤波器对谐波提取有重要影响，比如，低通滤波器阶数越高，求解精度就会越高，但是，随之的响应速度就会变慢，反之，求解精度降低，响应速度就会加快，数字延时模块91提供通信协议，调试可快速完成，增益模块92保证信号的准确，实现精准的电流补偿。
而补偿执行模块10包含有补偿产生电路100和驱动电路101；分别实现补偿操作以及产生驱动信号，补偿产生电路100可以执行相关的补偿命令，以使得驱动电路101可以快速产生驱动信号，完成补偿命令。
其中，A/D转换器2采用具有完全查分输入形式的ADC0801-0805芯片。
D/A转换器4采用DA0808芯片。
补偿产生电路100中采用半导体器件IGBT。
检测模块5包括谐波检测模块和间谐波检测模块，其中，谐波检测模块用于提取谐波信号，间谐波检测模块用于提取间谐波信号。
本发明的工作原理如下所述：
通过电流互感模块7可以感应检测到虚拟电厂电网的电流信息，并通过信号放大器6实现信号放大，再经过A/D转换器2将信号转换并传输给控制模块1，由控制模块1实现下一步控制。
通过控制模块1连接的数据处理模块对来自A/D转换器2的信息进行数据处理，并将处理结果反馈给控制模块1，由控制模块1将该结果发送给D/A转换器4；D/A转换器4将其转换后由电流补偿模块9进行谐波提取、数字延时或实现增益，最后由补偿执行模块10中的补偿产生电路100进行补偿操作，并通过驱动电路101进行驱动。
实施本发明，具有如下有益效果：
本发明提供的虚拟电厂中的电力谐波补偿装置，包括控制模块，与所述控制模块分别电连接的A/D转换器、数据处理模块、D/A转换器和检测模块，以及与上述模块连接的信号放大器、电流互感模块、虚拟电厂电网、电流补偿模块、补偿执行模块等；可以对电流互感模块感应到的虚拟电厂的电流信号进行诸如放大、A/D处理、D/A处理、行谐波提取、数字延时或实现增益，以及进行补偿处理；本发明具有补偿效果好的优点，可以实现快速响应，并提高了补偿精度，且成本低。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种虚拟电厂中的电力谐波补偿装置，其特征在于，包括控制模块，与所述控制模块分别电连接的A/D转换器、数据处理模块、D/A转换器和检测模块，其中，所述A/D转换器进一步电连接信号放大器，所述信号放大器电连接电流互感模块，所述电流互感模块电连接虚拟电厂电网，所述D/A转换器电连接电流补偿模块，所述电流补偿模块电连接补偿执行模块；其中：
所述电流互感模块用于感应检测到虚拟电厂电网的电流信息；
所述信号放大器用于对电流互感模块感应的电流信息进行信号放大；
所述A/D转换器用于将信号放大器所放大的信息进行A/D转换形成数字信号传送给控制模块；
所述控制模块用于将所述经A/D转换器转换的数字信号传送给数据处理模块，并将数据处理模块的处理结果发送给D/A转换器；
所述数据处理模块用于对来自A/D转换器的信呈进行数据处理，并将处理结果反馈给控制模块；
所述D/A转换器用于将所述处理结构转换成模拟信号并发送给电流补偿模块；
电流补偿模块用于对所述模拟信号进行谐波提取、数字延时或实现增益处理；
所述补偿执行模块用于对所述补偿模块处理后的信号进行补偿操作并产生驱动信号。
2.根据权利要求1所述的一种虚拟电厂中的电力谐波补偿装置，其特征在于，信号放大器进一步包含有信号加法器，所述信号加法器分别电连接有第一乘法器、第二乘法器以及第三乘法器。
3.根据权利要求2所述的一种虚拟电厂中的电力谐波补偿装置，其特征在于，所述电流补偿模块分别包含有谐波提取模块、数字延时模块和增益模块。
4.根据权利要求3所述的一种虚拟电厂中的电力谐波补偿装置，其特征在于，所述补偿执行模块分别包含有补偿产生电路和驱动电路。
5.根据权利要求1至4任一项所述的一种虚拟电厂中的电力谐波补偿装置，其特征在于，A/D转换器采用具有完全查分输入形式的ADC0801-0805芯片。
6.根据权利要求5所述的一种虚拟电厂中的电力谐波补偿装置，其特征在于，D/A转换器采用DA0808芯片。
7.根据权利要求4所述的一种虚拟电厂中的电力谐波补偿装置，其特征在于，补偿产生电路采用半导体器件IGBT。
8.根据权利要求6所述的一种虚拟电厂中的电力谐波补偿装置，其特征在于，所述检测模块包括谐波检测模块和间谐波检测模块，其中，谐波检测模块用于提取谐波信号，间谐波检测模块用于提取间谐波信号。
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