CN116054176A - 一种基于磁性调压器调节熔盐加热功率的系统 - Google Patents

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王小辉
兀鹏越
孙钢虎
柴琦
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寇水潮
杨沛豪
薛磊
贺婷
郭新宇
孙梦瑶
燕云飞
高欢欢
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Abstract

本申请提出了一种基于磁性调压器调节熔盐加热功率的系统，包括：熔盐加热电源系统、磁性调压器控制电源系统、熔盐加热功率控制系统和电加热器，其中，熔盐加热电源系统的电源输出端口与电加热器相连，受控端口与磁性调压器控制电源系统相连，磁性调压器控制电源系统为熔盐加热电源系统提供可控直流电流，以调节熔盐加热功率；熔盐加热功率控制系统的输出端口与磁性调压器控制电源系统的触发回路相连，并采集熔盐加热电源系统电源输出端口的电流信号。本申请基于磁性调压器实现熔盐加热功率调节，输出功率可实现精确无极调节，避免了负载功率波动，未使用半导体功率器件，不产生谐波污染，满足电力系统的调频需求，且接线简单灵活。

Description

一种基于磁性调压器调节熔盐加热功率的系统
技术领域
本申请属于熔盐储能辅助火力发电机组调峰调频领域，尤其涉及一种基于磁性调压器调节熔盐加热功率的系统。
背景技术
为提高电力系统灵活性电源占比，解决新能源消纳问题，熔盐储能技术通过在火电机组热力系统中的“锅炉-汽机”之间，嵌入大容量高温熔盐储热系统，实现热电解耦。研究表明，熔盐储能可使汽机按照最低出力运行，同时保证锅炉安全运行且不停炉，大幅度增加火电机组深度调峰能力，在大规模储能领域具有广泛的应用前景。
目前，广泛使用的是管式电加热器系统来加热熔盐，由本体和控制系统两部分组成，控制部分采用先进的数字电路，集成电路触发器、高反压可控硅等组成可调测温、恒温系统，保证了电加热器的正常运行。电加热器的控制方式主要分为过零控制和相位控制两种，其中，过零控制能够避免谐波，但是负荷功率波动太大；相位控制调节精度高，但会产生大量谐波，两种控制方式均不能满足电力系统对电源侧调频要求。
发明内容
本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本申请提出一种基于磁性调压器调节熔盐加热功率的系统，磁性调压器通过调节回路中的饱和电抗值来改变输出功率，能够精确无极调节加热功率，快速响应调频需求，同时不产生谐波污染。
本发明采用如下的技术方案来实现：
一种基于磁性调压器调节熔盐加热功率的系统，包括熔盐加热电源系统、磁性调压器控制电源系统、熔盐加热功率控制系统和电加热器，其中，
所述熔盐加热电源系统的电源输出端口与所述电加热器相连，所述熔盐加热电源系统的电源受控端口与所述磁性调压器控制电源系统相连，所述磁性调压器控制电源系统为所述熔盐加热电源系统提供可控直流电流，以调节熔盐加热功率；
所述熔盐加热功率控制系统的输出端口与所述磁性调压器控制电源系统的触发回路相连，所述熔盐加热功率控制系统采集所述熔盐加热电源系统电源输出端口的电流信号。
可选的，所述熔盐加热电源系统包括高压三相交流电源、磁性调压器和电流变送器，所述高压三相交流电源与所述磁性调压器的输入侧相连，所述电流变送器安装在所述磁性调压器的输出侧。
可选的，所述磁性调压器控制电源系统包括低压三相交流电源和整流电路，所述低压三相交流电源与所述整流电路的输入侧相连。
可选的，所述整流电路的输出侧与所述磁性调压器的受控端口相连。
可选的，所述熔盐加热功率控制系统包括控制器、数据采集模块、PID模块和限幅模块，所述控制器和所述数据采集模块的误差值作为所述PID模块的输入。
可选的，所述限幅模块与所述整流电路的触发回路相连，所述数据采集模块与所述电流变送器相连。
可选的，所述熔盐加热电源系统可以同时接入多个所述电加热器并联组成的负载，所述熔盐加热功率控制系统可以同时控制多个所述磁性调压器控制电源系统。
本申请的有益效果：
第一方面基于磁性调压器实现熔盐加热功率调节，输出功率可实现精确无极调节，避免了负载功率波动，未使用半导体功率器件，不产生谐波污染，满足电力系统的调频需求；
第二方面，通过增加熔盐加热电源系统和磁性调压器控制电源系统宽展熔盐加热系统容量，同时控制系统能够同时同步控制不同加热器功率相同，保证加热均匀稳定，接线简单灵活、便于推广使用。
附图说明
图1是本申请提出的一种基于磁性调压器调节熔盐加热功率的系统的原理图；
图2是给定功率指令从95％阶跃至100％条件下，输出实测功率的响应曲线。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
如图1所示，本申请包括熔盐加热电源系统1、磁性调压器控制电源系统2、熔盐加热功率控制系统3和电加热器4，其中，
如图1所示，熔盐加热电源系统1的电源输出端口与电加热器4相连，熔盐加热电源系统1的电源受控端口与磁性调压器控制电源系统2相连，磁性调压器控制电源系统2为熔盐加热电源系统1提供可控直流电流，以调节熔盐加热功率；
熔盐加热功率控制系统3的输出端口与磁性调压器控制电源系统2的触发回路相连，熔盐加热功率控制系统3采集熔盐加热电源系统1电源输出端口的电流信号。
如图2所示，在本实施例中，熔盐加热功率控制系统3在接到用户发出的给定功率指令后，具体的讲，该指令为95％功率出力阶跃至100％功率出力，通过调节磁性调压器控制电源系统2输出的直流电流，熔盐加热电源系统1中的磁性调压器1-2饱和电抗值变小，从而输出加热功率变大。
如图1所示，本申请实施例中，熔盐加热电源系统1包括高压三相交流电源1-1、磁性调压器1-2和电流变送器1-3，高压三相交流电源1-1与磁性调压器的输入侧1-2相连，电流变送器1-3安装在磁性调压器1-2的输出侧。
其中，单个熔盐加热电源系统1输入电压最高可达35kV，磁性调压器1-2容量设计不低于3.5MVA，输出电流在0～1000A范围内可精确无极调节，
另外，本申请实施例中，电流变送器1-3为电阻分流器，直接串联在回路之中，测量准确度不低于0.5％。
如图1所示，本申请实施例中，磁性调压器控制电源系统2包括低压三相交流电源2-1和整流电路2-2，其中，低压三相交流电源2-1与整流电路2-2的输入侧相连，整流电路2-2的输出侧与磁性调压器1-2的受控端口相连。
其中，本申请实施例中整流电路2-2为三相桥式整流电路。
如图1所示，本申请实施例中，熔盐加热功率控制系统3包括控制器3-1、数据采集模块3-2、PID模块3-3和限幅模块3-4，其中，控制器3-1和数据采集模块3-2的误差值作为PID模块3-3的输入，PID模块3-3的输出串联限幅模块3-4后与整流电路2-2的触发回路相连，数据采集模块3-2与电流变送器1-3的输出相连接。
本申请实施例中，PID模块3-3仅投入比例和积分环节，限幅模块3-4的上下限值因根据熔盐加热系统的温度上下限值来确定。
一种可能的实施例中，数据采集模块3-2的采样时间为0.02s。
另外，熔盐加热电源系统1可以同时接入多个电加热器4并联组成的负载，熔盐加热功率控制系统3可以同时控制多个磁性调压器控制电源系统2。
具体的说，，熔盐加热功率控制系统3的输出信号通过信号分配器来同时控制多个磁性调压器控制电源系统2。
本申请第一方面基于磁性调压器实现熔盐加热功率调节，输出功率可实现精确无极调节，避免了负载功率波动，未使用半导体功率器件，不产生谐波污染，满足电力系统的调频需求；第二方面，通过增加熔盐加热电源系统和磁性调压器控制电源系统宽展熔盐加热系统容量，同时控制系统能够同时同步控制不同加热器功率相同，保证加热均匀稳定，接线简单灵活、便于推广使用。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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申请和简化描述，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申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本申请中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管已经示出和描述了上述实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本申请的保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于磁性调压器调节熔盐加热功率的系统，其特征在于，包括熔盐加热电源系统、磁性调压器控制电源系统、熔盐加热功率控制系统和电加热器，其中，
所述熔盐加热电源系统的电源输出端口与所述电加热器相连，所述熔盐加热电源系统的电源受控端口与所述磁性调压器控制电源系统相连，所述磁性调压器控制电源系统为所述熔盐加热电源系统提供可控直流电流，以调节熔盐加热功率；
所述熔盐加热功率控制系统的输出端口与所述磁性调压器控制电源系统的触发回路相连，所述熔盐加热功率控制系统采集所述熔盐加热电源系统电源输出端口的电流信号。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述熔盐加热电源系统包括高压三相交流电源、磁性调压器和电流变送器，所述高压三相交流电源与所述磁性调压器的输入侧相连，所述电流变送器安装在所述磁性调压器的输出侧。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述磁性调压器控制电源系统包括低压三相交流电源和整流电路，所述低压三相交流电源与所述整流电路的输入侧相连。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述整流电路的输出侧与所述磁性调压器的受控端口相连。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述熔盐加热功率控制系统包括控制器、数据采集模块、PID模块和限幅模块，所述控制器和所述数据采集模块的误差值作为所述PID模块的输入。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述限幅模块与所述整流电路的触发回路相连，所述数据采集模块与所述电流变送器相连。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述熔盐加热电源系统可以同时接入多个所述电加热器并联组成的负载，所述熔盐加热功率控制系统可以同时控制多个所述磁性调压器控制电源系统。
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