CN218300938U - 一种用于熔盐储能的高电压电加热控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及火力发电行业熔盐储能技术领域,尤其涉及一种用于熔盐储能的高电压电加热控制装置。其中,该用于熔盐储能的高电压电加热控制装置,包括:进线模块、交流调压调功模块、出线模块、控制模块;其中,进线模块接收上级电源输入的第一交流电能;交流调压调功模块接收第一交流电能,并根据控制模块输入的控制信号,对第一交流电能进行调节,得到第二交流电能;出线模块接收第二交流电能,并将第二交流电能输入至电加热器,其中,电加热器的电压等级不低于6kV;控制模块根据进线模块输入的进线信号和出线模块输入的出线信号,确定控制信号。采用上述方案的本实用新型可以提供一种适用于电压等级不低于6kV的电加热器的控制装置。
Description
技术领域
本实用新型涉及火力发电行业熔盐储能技术领域,尤其涉及一种用于熔盐储能的高电压电加热控制装置。
背景技术
随着科学技术的发展,新能源风光发电装机规模迅猛发展,以新能源为主体的新型电力系统的提出对电力系统的灵活性提出了更高的要求。其中,储能技术是影响电力系统的灵活性的因素之一。
储能技术主要有压缩空气储能,化学电池储能,飞轮储能,抽水蓄能储能,熔盐储能等储能方式。前四种储能方式因储能容量,安全,场地等因素限制,不具备在火力发电厂大规模应用的条件,而熔盐储能因其占地面积小,可装机容量大,经济性好等优势,已经在太阳能热发电领域的应用较为成熟,在火力发电领域的应用已进入小容量示范工程阶段。
熔盐储能的主要有蒸汽储热和电加热储能两种方式。前者通过抽取汽轮机高温高压蒸汽加热熔盐,后者使用电加热器将发电机输出的电能转化为热能存储在熔盐中。其中,熔盐电加热器多为380V、690V等级,由于熔盐储能容量一般可达几MW到几十MW,未来可达上百MW,熔盐电加热器的总电流可达几万安培,熔盐电加热储能的电气设备投资将会很高,提高用于熔盐储能的电加热器的电压等级有助于减小投资成本和系统的复杂性。
但是相关技术中,电加热器的控制装置多为220V、380V电压等级。因此,如何提供一种用于熔盐储能的高电压电加热器控制装置成为人们关注的重点。
实用新型内容
本实用新型提供了一种用于熔盐储能的高电压电加热控制装置,主要目的在于提供一种适用于电压等级不低于6kV的电加热器的控制装置。
根据本实用新型的一方面,提供了一种用于熔盐储能的高电压电加热控制装置,包括:进线模块、交流调压调功模块、出线模块、控制模块;其中,
所述进线模块与所述交流调压调功模块连接,用于接收上级电源输入的第一交流电能;
所述交流调压调功模块与所述出线模块连接,用于接收所述第一交流电能,并根据所述控制模块输入的控制信号,对所述第一交流电能进行调节,得到第二交流电能;
所述出线模块与所述交流调压调功模块连接,用于接收所述第二交流电能,并将所述第二交流电能输入至电加热器,其中,所述电加热器的电压等级不低于6kV;
所述控制模块分别与所述进线模块、所述出线模块和所述交流调压调功模块连接,用于根据所述进线模块输入的进线信号和所述出线模块输入的出线信号,确定所述控制信号。
可选地,在本实用新型的一个实施例中,所述进线信号包括进线电压采集信号和进线电流采集信号,所述出线信号包括出线电压采集信号和出线电流采集信号,所述进线模块包括开关电路、滤波电路和进线电压电流互感电路,所述开关电路包括至少三个开关,所述出线模块包括出线电压电流互感电路;其中,
所述开关电路与所述滤波电路连接,用于根据所述至少三个开关的通断状态控制所述用于熔盐储能的高电压电加热控制装置的通断状态,并接收所述上级电源输入的所述第一交流电能;
所述滤波电路与所述进线电压电流互感电路连接,用于对所述第一交流电能进行滤波处理,得到滤波后的第一交流电能;
所述进线电压电流互感电路分别与所述交流调压调功模块和所述控制模块连接,用于对所述滤波后的第一交流电能的电压信号和电流信号进行采集,得到所述进线电压采集信号和所述进线电流采集信号;
所述出线电压电流互感电路分别与所述交流调压调功模块和所述控制模块连接,用于对所述第二交流电能的电压信号和电流信号进行采集,得到所述出线电压采集信号和所述出线电流采集信号。
可选地,在本实用新型的一个实施例中,所述开关为以下任一种:
真空断路器与熔断器的组合;
真空接触器与所述熔断器的组合。
可选地,在本实用新型的一个实施例中,所述用于熔盐储能的高电压电加热控制装置还包括保护模块;其中,
所述保护模块与所述开关电路和所述进线电压电流互感电路连接,用于接收所述进线电压采集信号和所述进线电流采集信号,并根据所述进线电压采集信号和所述进线电流采集信号控制所述至少三个开关的通断状态。
可选地,在本实用新型的一个实施例中,所述开关电路包括第一开关、第二开关、第三开关、A相输入端子、B相输入端子和C相输入端子;其中,
所述第一开关的第一端与所述A相输入端子连接,所述第二开关的第一端与所述B相输入端子连接,所述第三开关的第一端与所述C相输入端子连接,所述第一开关的控制端、所述第二开关的控制端和所述第三开关的控制端均与所述保护模块连接;
所述第一开关的第二端为所述开关电路的第一输出端,所述第二开关的第二端为所述开关电路的第二输出端,所述第三开关的第二端为所述开关电路的第三输出端。
可选地,在本实用新型的一个实施例中,所述滤波电路包括第一电抗器、第二电抗器、第三电抗器、第一电容器、第二电容器和第三电容器;其中,
所述第一电抗器的第一端与所述开关电路的第一输出端连接,所述第一电抗器的第二端分别与所述第一电容器的第一端和所述第三电容器的第一端连接,所述第二电抗器的第一端与所述开关电路的第二输出端连接,所述第二电抗器的第二端分别与所述第二电容器的第一端和所述第一电容器的第二端连接,所述第三电抗器的第一端与所述开关电路的第三输出端连接,所述第三电抗器的第二端分别与所述第二电容器的第二端和所述第三电容器的第二端连接;
所述第三电容器的第一端为所述滤波电路的第一输出端,所述第一电容器的第二端和所述第二电容器的第一端为所述滤波电路的第二输出端,所述第三电容器的第二端为所述滤波电路的第三输出端。
可选地,在本实用新型的一个实施例中,所述进线电压电流互感电路包括第一电流互感器和第一电压互感器,所述第一电流互感器包括第一子电流互感器、第二子电流互感器和第三子电流互感器;其中,
所述第一电压互感器的第一输入端与所述滤波电路的第一输出端连接,所述第一电压互感器的第二输入端与所述滤波电路的第二输出端连接,所述第一电压互感器的第三输入端与所述滤波电路的第三输出端连接,所述第一电压互感器的输出端分别与所述保护模块和所述控制模块连接;
所述第一子电流互感器的第一端与所述滤波电路的第一输出端连接,所述第一子电流互感器的第三端与所述第二子电流互感器的第四端连接,所述第二子电流互感器的第一端与所述滤波电路的第二输出端连接,所述第二子电流互感器的第三端与所述第三子电流互感器的第四端连接,所述第三子电流互感器的第一端与所述滤波电路的第三输出端连接,所述第三子电流互感器的第三端分别与所述保护模块和所述控制模块连接;
所述第一子电流互感器的第二端为所述进线电压电流互感电路的第一输出端,所述第二子电流互感器的第二端为所述进线电压电流互感电路的第二输出端,所述第三子电流互感器的第二端为所述进线电压电流互感电路的第三输出端。
可选地,在本实用新型的一个实施例中,所述交流调压调功模块包括第一可控硅组电路、第二可控硅组电路和第三可控硅组电路,所述第一可控硅组电路、所述第二可控硅组电路和所述第三可控硅组电路均包括两个反向并联的可控硅串联电路,所述可控硅串联电路包括至少一个串联连接的可控硅单元,所述可控硅单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、电容、可控硅和二极管;其中,
所述第一可控硅组电路的第一端与所述进线电压电流互感电路的第一输出端连接,所述第二可控硅组电路的第一端与所述进线电压电流互感电路的第二输出端连接,所述第三可控硅组电路的第一端与所述进线电压电流互感电路的第三输出端连接;
所述第一可控硅组电路的控制端、所述第二可控硅组电路的控制端和所述第三可控硅组电路的控制端均与所述控制模块连接;
所述第一可控硅组电路的第二端为所述交流调压调功模块的第一输出端,所述第二可控硅组电路的第二端为所述交流调压调功模块的第二输出端,所述第三可控硅组电路的第二端为所述交流调压调功模块的第三输出端;
所述第一电阻的第一端、所述第二电阻的第一端、所述可控硅的正极和所述第三电阻的第一端为所述可控硅单元的第一端,所述第二电阻的第二端与所述电容的第一端连接,所述第三电阻的第二端与所述二极管的负极连接,所述第一电阻的第二端、所述电容的第二端、所述可控硅的负极和所述二极管的正极为所述可控硅单元的第二端,所述可控硅的门极与所述控制模块连接。
可选地,在本实用新型的一个实施例中,所述出线电压电流互感电路包括第二电流互感器和第二电压互感器,所述第二电流互感器包括第四子电流互感器、第五子电流互感器和第六子电流互感器;其中,
所述第二电压互感器的第一输入端与所述交流调压调功模块的第一输出端连接,所述第二电压互感器的第二输入端与所述交流调压调功模块的第二输出端连接,所述第二电压互感器的第三输入端与所述交流调压调功模块的第三输出端连接,所述第二电压互感器的输出端与所述控制模块连接;
所述第四子电流互感器的第一端与所述交流调压调功模块的第一输出端连接,所述第四子电流互感器的第三端与所述第五子电流互感器的第四端连接,所述第五子电流互感器的第一端与所述交流调压调功模块的第二输出端连接,所述第五子电流互感器的第三端与所述第六子电流互感器的第四端连接,所述第六子电流互感器的第一端与所述交流调压调功模块的第三输出端连接,所述第六子电流互感器的第三端与所述控制模块连接;
所述第四子电流互感器的第二端为所述出线电压电流互感电路的第一输出端,所述第五子电流互感器的第二端为所述出线电压电流互感电路的第二输出端,所述第六子电流互感器的第二端为所述出线电压电流互感电路的第三输出端。
可选地,在本实用新型的一个实施例中,所述控制模块包括三相电压同步信号采集电路、可控硅触发信号输出电路、输出电压电流反馈信号采集电路、通讯电路和数字信号处理芯片;其中,
所述三相电压同步信号采集电路与所述进线电压电流互感电路连接,用于对所述进线电压采集信号和所述进线电流采集信号进行模拟数字转换,得到进线数字电压采集信号和进线数字电流采集信号;
所述输出电压电流反馈信号采集电路与所述出线电压电流互感电路连接,用于对所述出线电压采集信号和所述出线电流采集信号进行模拟数字转换,得到出线数字电压采集信号和出线数字电流采集信号;
所述数字信号处理芯片分别与所述三相电压同步信号采集电路、所述可控硅触发信号输出电路、所述输出电压电流反馈信号采集电路连接,用于根据所述进线数字电压采集信号、进线数字电流采集信号、所述出线数字电压采集信号和所述出线数字电流采集信号,确定触发脉冲信号;
所述可控硅触发信号输出电路与所述交流调压调功模块连接,用于接收所述触发脉冲信号,并对所述触发脉冲信号进行信号处理,得到所述控制信号;
所述通讯电路与所述数字信号处理芯片连接,用于实现所述用于熔盐储能的高电压电加热控制装置和外部设备之间的交互通讯。
综上,本实用新型实施例一个或多个实施例中,用于熔盐储能的高电压电加热控制装置,包括:进线模块、交流调压调功模块、出线模块、控制模块;其中,进线模块与交流调压调功模块连接,用于接收上级电源输入的第一交流电能;交流调压调功模块与出线模块连接,用于接收第一交流电能,并根据控制模块输入的控制信号,对第一交流电能进行调节,得到第二交流电能;出线模块与交流调压调功模块连接,用于接收第二交流电能,并将第二交流电能输入至电加热器,其中,电加热器的电压等级不低于6kV;控制模块分别与进线模块、出线模块和交流调压调功模块连接,用于根据进线模块输入的进线信号和出线模块输入的出线信号,确定控制信号。因此,交流调压调功模块通过根据控制模块输入的控制信号,对第一交流电能进行调节,得到第二交流电能,可以从0%-100%调节电加热器的功率,并且功率变化速率可控,可以适用于电压等级不低于6kV的电加热器。
本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1为本实用新型实施例所提供的第一种用于熔盐储能的高电压电加热控制装置的结构示意图;
图2为本实用新型实施例所提供的第二种用于熔盐储能的高电压电加热控制装置的结构示意图;
图3为本实用新型实施例所提供的第三种用于熔盐储能的高电压电加热控制装置的结构示意图;
图4为本实用新型实施例所提供的第四种用于熔盐储能的高电压电加热控制装置的结构示意图;
图5为本实用新型实施例所提供的一种可控硅串联电路的结构示意图。
附图标记说明:101—开关电路;102—滤波电路;103—进线电压电流互感电路;104—交流调压调功模块;105—出线电压电流互感电路;106—保护模块;107—控制模块;114—第一可控硅组电路;
S1—第一开关;S2—第二开关;S3—第三开关;L1—第一电抗器;L2—第二电抗器;L3—第三电抗器;C1—第一电容器;C2—第二电容器;C3—第三电容器;VT1—第一电压互感器;TA1—第一子电流互感器;TA2—第二子电流互感器;TA3—第三子电流互感器;R1—第一电阻;R2—第二电阻;R3—第三电阻;C—电容;SCR1—可控硅;D1—二极管;VT2—第二电压互感器;TA4—第四子电流互感器;TA5—第五子电流互感器;TA6—第六子电流互感器。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本实用新型,而不能理解为对本实用新型的限制。相反,本实用新型的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
下面结合具体的实施例对本实用新型进行详细说明。
图1为本实用新型实施例所提供的一种用于熔盐储能的高电压电加热控制装置的结构示意图。
如图1所示,本实用新型实施例提供的一种用于熔盐储能的高电压电加热控制装置,包括:进线模块、交流调压调功模块、出线模块、控制模块;其中,
进线模块与交流调压调功模块连接,用于接收上级电源输入的第一交流电能;
交流调压调功模块与出线模块连接,用于接收第一交流电能,并根据控制模块输入的控制信号,对第一交流电能进行调节,得到第二交流电能;
出线模块与交流调压调功模块连接,用于接收第二交流电能,并将第二交流电能输入至电加热器,其中,电加热器的电压等级不低于6kV;
控制模块分别与进线模块、出线模块和交流调压调功模块连接,用于根据进线模块输入的进线信号和出线模块输入的出线信号,确定控制信号。
根据一些实施例,进线模块对应的电压等级不低于6kV。例如,该进线模块可以接收上级电源输入的6kV的第一交流电能。
在一些实施例中,该上级电源并不特指某一固定电源。该上级电源例如可以为发电机。
在一些实施例中,交流调压调功模块可以根据控制模块输入的控制信号,可以对第一交流电能的平均功率在0-100%范围内进行连续可调,得到第二交流电能。例如,交流调压调功模块可以根据控制模块,对第一交流电能进行调节,得到平均功率为第一交流电能的平均功率的50%的第二交流电能。交流调压调功模块也可以根据控制模块,对第一交流电能进行调节,得到平均功率为第一交流电能的平均功率的95%的第二交流电能。
在本实用新型实施例中,图2为本实用新型实施例所提供的第二种用于熔盐储能的高电压电加热控制装置的结构示意图。如图2所示,进线信号包括进线电压采集信号和进线电流采集信号,出线信号包括出线电压采集信号和出线电流采集信号,进线模块包括开关电路、滤波电路和进线电压电流互感电路,开关电路包括至少三个开关,出线模块包括出线电压电流互感电路;其中,
开关电路与滤波电路连接,用于根据至少三个开关的通断状态控制用于熔盐储能的高电压电加热控制装置的通断状态,并接收上级电源输入的第一交流电能;
滤波电路与进线电压电流互感电路连接,用于对第一交流电能进行滤波处理,得到滤波后的第一交流电能;
进线电压电流互感电路分别与交流调压调功模块和控制模块连接,用于对滤波后的第一交流电能的电压信号和电流信号进行采集,得到进线电压采集信号和进线电流采集信号;
出线电压电流互感电路分别与交流调压调功模块和控制模块连接,用于对第二交流电能的电压信号和电流信号进行采集,得到出线电压采集信号和出线电流采集信号。
在一些实施例中,滤波电路并不特指某一固定电路。例如,该滤波电路可以为由电阻、电容和电抗组成的无源滤波电路。该滤波电路也可以为由电抗器和电容器组成的L型LC二阶滤波电路。该滤波电路还可以为Π型滤波电路。
易于理解的是,进线模块通过设置开关电路可以实现用于熔盐储能的高电压电加热控制装置的正常通断功能。进线模块通过设置滤波电路可以滤除交流调压调功模块频繁通断产生的谐波,可以降低对电网的谐波污染。
在本实用新型实施例中,开关为以下任一种:
真空断路器与熔断器的组合;
真空接触器与熔断器的组合。
根据一些实施例,真空断路器指的是3~10kV,50Hz三相交流系统中采用的户内配电装置。该真空断路器并不特指某一固定断路器。例如,当真空断路器的结构发生变化时,该真空断路器可以发生变化。
在一些实施例中,真空接触器指的是利用真空灭弧室灭弧,用以频繁接通和切断正常工作电流的设备。该真空接触器并不特指某一固定接触器。例如,当真空接触器的结构发生变化时,该真空接触器可以发生变化。
在一些实施例中,熔断器指的是利用金属导体作为熔体串联于电路中,当过载或短路电流通过熔体时,因其自身发热而熔断,从而分断电路的一种电器。该熔断器并不特指某一固定熔断器。例如,当熔断器采用的金属导体发生变化时,该熔断器可以发生变化。
在一些实施例中,开关采用真空断路器与熔断器的组合或者真空接触器与熔断器的组合,可以实现用于熔盐储能的高电压电加热控制装置的短路保护功能。
根据一些实施例,当进线模块对应的额定电流大于第一预设电流,且开关的通断频率大于预设开关通断频率时,可以采用真空断路器与熔断器的组合。
在一些实施例中,当进线模块对应的额定电流小于第二预设电流,且开关的通断频繁不大于预设开关通断频率时,可以采用真空接触器与熔断器的组合。
在一些实施例中,第一预设电流不小于第二预设电流。例如,第一预设电流可以为1000A。第二预设电流可以为600A。
在一些实施例中,预设开关通断频率并不特指某一固定频率。例如,该预设开关通断频率可以为1次/分钟。
易于理解的是,真空断路器和真空接触器结构紧凑,功能完备。本实用新型实施例通过采用真空断路器和真空接触器有利于整个装置的小型化和模块化。
在本实用新型实施例中,图3为本实用新型实施例所提供的第三种用于熔盐储能的高电压电加热控制装置的结构示意图。如图3所示,用于熔盐储能的高电压电加热控制装置还包括保护模块;其中,
保护模块与开关电路和进线电压电流互感电路连接,用于接收进线电压采集信号和进线电流采集信号,并根据进线电压采集信号和进线电流采集信号控制至少三个开关的通断状态。
根据一些实施例,保护模块与开关电路和进线电压电流互感电路连接,通过获取进线电压采集信号和进线电流采集信号,并对该进线电压采集信号和进线电流采集信号进行计算和分析,可以实现用于熔盐储能的高电压电加热控制装置的过压保护、过流保护和接地保护功能。
在一些实施例中,当保护模块响应于进线电压采集信号和进线电流采集信号执行保护功能时,保护模块可以输出保护跳闸信号至真空断路器或真空接触器,以控制真空断路器或真空接触器跳闸。
易于理解的是,通过设置保护模块可以提高用于熔盐储能的高电压电加热控制装置的安全性。
在本实用新型实施例中,图4为本实用新型实施例所提供的第四种用于熔盐储能的高电压电加热控制装置的结构示意图。如图4所示,开关电路101包括第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、A相输入端子、B相输入端子和C相输入端子;其中,
第一开关S1的第一端与A相输入端子连接,第二开关S2的第一端与B相输入端子连接,第三开关S3的第一端与C相输入端子连接,第一开关S1的控制端、第二开关S2的控制端和第三开关S3的控制端均与保护模块106连接;
第一开关S1的第二端为开关电路101的第一输出端,第二开关S2的第二端为开关电路101的第二输出端,第三开关S3的第二端为开关电路101的第三输出端。
在本实用新型实施例中,如图4所示,滤波电路102包括第一电抗器L1、第二电抗器L2、第三电抗器L3、第一电容器C1、第二电容器C2和第三电容器C3;其中,
第一电抗器L1的第一端与开关电路101的第一输出端连接,第一电抗器L1的第二端分别与第一电容器C1的第一端和第三电容器C3的第一端连接,第二电抗器L2的第一端与开关电路101的第二输出端连接,第二电抗器L2的第二端分别与第二电容器C2的第一端和第一电容器C1的第二端连接,第三电抗器L3的第一端与开关电路101的第三输出端连接,第三电抗器L3的第二端分别与第二电容器C2的第二端和第三电容器C3的第二端连接;
第三电容器C3的第一端为滤波电路102的第一输出端,第一电容器C1的第二端和第二电容器C2的第一端为滤波电路102的第二输出端,第三电容器C3的第二端为滤波电路102的第三输出端。
在本实用新型实施例中,如图4所示,进线电压电流互感电路103包括第一电流互感器和第一电压互感器VT1,第一电流互感器包括第一子电流互感器TA1、第二子电流互感器TA2和第三子电流互感器TA3;其中,
第一电压互感器VT1的第一输入端与滤波电路102的第一输出端连接,第一电压互感器VT1的第二输入端与滤波电路102的第二输出端连接,第一电压互感器VT1的第三输入端与滤波电路102的第三输出端连接,第一电压互感器VT1的输出端分别与保护模块106和控制模块107连接;
第一子电流互感器TA1的第一端与滤波电路102的第一输出端连接,第一子电流互感器TA1的第三端与第二子电流互感器TA2的第四端连接,第二子电流互感器TA2的第一端与滤波电路102的第二输出端连接,第二子电流互感器TA2的第三端与第三子电流互感器TA3的第四端连接,第三子电流互感器TA3的第一端与滤波电路102的第三输出端连接,第三子电流互感器TA3的第三端分别与保护模块106和控制模块107连接;
第一子电流互感器TA1的第二端为进线电压电流互感电路103的第一输出端,第二子电流互感器TA2的第二端为进线电压电流互感电路103的第二输出端,第三子电流互感器TA3的第二端为进线电压电流互感电路103的第三输出端。
根据一些实施例,电压互感器是一种把电网中的高电压转化为低电压,便于监视和测量的高压设备。电压互感器可以将高电压转换成标准的低电压信号后送给测控的仪表。例如,第一电压互感器VT1可以将6kV的第一交流电能转换为100V的低电压信号。
在一些实施例中,电流互感器是依据电磁感应原理将一次侧大电流转换成二次侧小电流来测量的仪器。电流互感器可以将大电流转换成标准的小电流信号后送给测控的仪表。例如,第一电流互感器可以将第一交流电能对应的电流转换成1A的小电流信号。第一电流互感器也可以将第一交流电能对应的电流转换成5A的小电流信号。
在本实用新型实施例中,如图4所示,交流调压调功模块104包括第一可控硅组电路114、第二可控硅组电路和第三可控硅组电路,第一可控硅组电路114、第二可控硅组电路和第三可控硅组电路均包括两个反向并联的可控硅串联电路。图5为本实用新型实施例所提供的一种可控硅串联电路的结构示意图。如图5所示,可控硅串联电路包括至少一个串联连接的串联连接的可控硅单元,可控硅单元包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、电容C、可控硅SCR1和二极管D1;其中,
第一可控硅组电路114的第一端与进线电压电流互感电路103的第一输出端连接,第二可控硅组电路的第一端与进线电压电流互感电路103的第二输出端连接,第三可控硅组电路的第一端与进线电压电流互感电路103的第三输出端连接;
第一可控硅组电路114的控制端、第二可控硅组电路的控制端和第三可控硅组电路的控制端均与控制模块107连接;
第一可控硅组电路114的第二端为交流调压调功模块104的第一输出端,第二可控硅组电路的第二端为交流调压调功模块104的第二输出端,第三可控硅组电路的第二端为交流调压调功模块104的第三输出端;
第一电阻R1的第一端、第二电阻R2的第一端、可控硅SCR1的正极和第三电阻R3的第一端为可控硅单元的第一端,第二电阻R2的第二端与电容C的第一端连接,第三电阻R3的第二端与二极管D1的负极连接,第一电阻R1的第二端、电容C的第二端、可控硅SCR1的负极和二极D1管的正极为可控硅单元的第二端,可控硅SCR1的门极与控制模块107连接。
根据一些实施例,交流调压调功模块104由三组反向并联的可控硅串联电路组成,可以通过控制交流调压调功模块104中所有可控硅的门极的导通关断周期比值,可以控制第一交流电能对应的平均功率在0-100%范围内连续可调。
根据一些实施例,如图5所示,第一电阻R1为静态均压电阻。第二电阻R2和电容C串联连接构成动态均压网络。第三电阻R3和二极管D1串联连接构成削反峰网络,同时,还可以兼顾控制可控硅SCR1上的正向电压不超过其额定的正向阻断峰值电压。
在一些实施例中,可控硅串联电路包括至少一个串联连接的高压可控硅,因此,可以提高交流调压调功模块104承受的电压。同时,通过设置动态均压网络,可以使得每个可控硅承受的电压基本相同。
在一些实施例中,可控硅的额定电压可以取其正常工作时峰值电压的2-3倍。可控硅的通态平均电流可以取其最大工作电流1.5-2倍。
在本实用新型实施例中,如图4所示,出线电压电流互感电路105包括第二电流互感器和第二电压互感器VT2,第二电流互感器包括第四子电流互感器TA4、第五子电流互感器TA5和第六子电流互感器TA6;其中,
第二电压互感器VT2的第一输入端与交流调压调功模块104的第一输出端连接,第二电压互感器VT2的第二输入端与交流调压调功模块104的第二输出端连接,第二电压互感器VT2的第三输入端与交流调压调功模块104的第三输出端连接,第二电压互感器VT2的输出端与控制模块107连接;
第四子电流互感器TA4的第一端与交流调压调功模块104的第一输出端连接,第四子电流互感器TA4的第三端与第五子电流互感器TA5的第四端连接,第五子电流互感器TA5的第一端与交流调压调功模块104的第二输出端连接,第五子电流互感器TA5的第三端与第六子电流互感器TA6的第四端连接,第六子电流互感器TA6的第一端与交流调压调功模块104的第三输出端连接,第六子电流互感器TA6的第三端与控制模块107连接;
第四子电流互感器TA4的第二端为出线电压电流互感电路105的第一输出端,第五子电流互感器TA5的第二端为出线电压电流互感电路105的第二输出端,第六子电流互感器TA6的第二端为出线电压电流互感电路105的第三输出端。
根据一些实施例,出线电压电流互感电路105的第一输出端、第二输出端和第三输出端可以为用于熔盐储能的高电压电加热控制装置的输出端。
在本实用新型实施例中,如图4所示,控制模块107包括三相电压同步信号采集电路、可控硅触发信号输出电路、输出电压电流反馈信号采集电路、通讯电路和数字信号处理芯片;其中,
三相电压同步信号采集电路与进线电压电流互感电路103连接,用于对进线电压采集信号和进线电流采集信号进行模拟数字转换,得到进线数字电压采集信号和进线数字电流采集信号;
输出电压电流反馈信号采集电路与出线电压电流互感电路105连接,用于对出线电压采集信号和出线电流采集信号进行模拟数字转换,得到出线数字电压采集信号和出线数字电流采集信号;
数字信号处理芯片分别与三相电压同步信号采集电路、可控硅触发信号输出电路、输出电压电流反馈信号采集电路连接,用于根据进线数字电压采集信号、进线数字电流采集信号、出线数字电压采集信号和出线数字电流采集信号,确定触发脉冲信号;
可控硅触发信号输出电路与交流调压调功模块104连接,用于接收触发脉冲信号,并对触发脉冲信号进行信号处理,得到控制信号;
通讯电路与数字信号处理芯片连接,用于实现用于熔盐储能的高电压电加热控制装置和外部设备之间的交互通讯。
根据一些实施例,三相电压同步信号采集电路对进线电压采集信号和进线电流采集信号进行模拟数字转换,并将进线数字电压采集信号和进线数字电流采集信号输入至数字信号处理芯片中,进线数字电压采集信号和进线数字电流采集信号可以作为触发脉冲信号的时间基准,因此,可以提高触发脉冲信号获取的准确性。
在一些实施例中,输出电压电流反馈信号采集电路获取出线电压采集信号和出线电流采集信号,并将出线数字电压采集信号和出线数字电流采集信号输入至数字信号处理芯片中。进而,数字信号处理芯片可以根据该出线数字电压采集信号和该出线数字电流采集信号确定控制信号,可以实现对交流调压调功模块104的反馈控制。
在一些实施例中,输出电压电流反馈信号采集电路配合数字锁相技术可以实时跟踪电网频率,可以提高移相触发脉冲(控制信号)的控制调节精度,从而可以保证第二交流电能对应的三相输出电流的动态平衡。
在一些实施例中,可控硅触发信号输出电路对触发脉冲信号进行信号处理时,信号处理的方式包括但不限于整形、隔离和放大。
在一些实施例中,通讯电路的物理层可以采用RS485,通讯电路的协议层可以采用MODBUS协议。通讯电路实现用于熔盐储能的高电压电加热控制装置和外部设备之间的交互通讯时,可以与触摸屏连接实现人机交互,也可以与上位机(例如集散控制系统)连接实现远程监测和控制。
在一些实施例中,数字信号处理芯片可以采用高主频的数字信号处理芯片实现高速的信号采集、分析和输出,用于熔盐储能的高电压电加热控制装置的各项逻辑功能和保护功能。
在一些实施例中,数字信号处理芯片根据进线数字电压采集信号和进线数字电流采集信号确定触发脉冲信号时,可以根据输入的控制指令、进线数字电压采集信号和进线数字电流采集信号确定触发脉冲信号。
在一些实施例中,控制模块107以数字信号处理芯片为核心,可以实现的功能包括但不限于:采集进线电压采集信号、进线电流采集信号、出线电压采集信号和出线电流采集信号的值;采集熔盐温度传感器的值;检测用于熔盐储能的高电压电加热控制装置的工作状态;根据输入的控制指令,操作用于熔盐储能的高电压电加热控制装置的启停,控制交流调压调功模块104的输出;实现与触摸屏之间的人机交互;实现与上位机的通讯,接受其输入的控制指令并向其输出设备用于熔盐储能的高电压电加热控制装置的工作状态。
综上,本实用新型实施例提供的用于熔盐储能的高电压电加热控制装置,包括:进线模块、交流调压调功模块、出线模块、控制模块;其中,进线模块与交流调压调功模块连接,用于接收上级电源输入的第一交流电能;交流调压调功模块与出线模块连接,用于接收第一交流电能,并根据控制模块输入的控制信号,对第一交流电能进行调节,得到第二交流电能;出线模块与交流调压调功模块连接,用于接收第二交流电能,并将第二交流电能输入至电加热器,其中,电加热器的电压等级不低于6kV;控制模块分别与进线模块、出线模块和交流调压调功模块连接,用于根据进线模块输入的进线信号和出线模块输入的出线信号,确定控制信号。因此,交流调压调功模块通过根据控制模块输入的控制信号,对第一交流电能进行调节,得到第二交流电能,可以从0%-100%调节电加热器的功率,并且功率变化速率可控,可以适用于电压等级不低于6kV的电加热器。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述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实用新型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可以针对不同的实施例或示例。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。
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。在本实用新型的描述中,“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。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种用于熔盐储能的高电压电加热控制装置,其特征在于,包括:进线模块、交流调压调功模块、出线模块、控制模块;其中,
所述进线模块与所述交流调压调功模块连接,用于接收上级电源输入的第一交流电能;
所述交流调压调功模块与所述出线模块连接,用于接收所述第一交流电能,并根据所述控制模块输入的控制信号,对所述第一交流电能进行调节,得到第二交流电能;
所述出线模块与所述交流调压调功模块连接,用于接收所述第二交流电能,并将所述第二交流电能输入至电加热器,其中,所述电加热器的电压等级不低于6kV;
所述控制模块分别与所述进线模块、所述出线模块和所述交流调压调功模块连接,用于根据所述进线模块输入的进线信号和所述出线模块输入的出线信号,确定所述控制信号。
2.如权利要求1所述的用于熔盐储能的高电压电加热控制装置,其特征在于,所述进线信号包括进线电压采集信号和进线电流采集信号,所述出线信号包括出线电压采集信号和出线电流采集信号,所述进线模块包括开关电路、滤波电路和进线电压电流互感电路,所述开关电路包括至少三个开关,所述出线模块包括出线电压电流互感电路;其中,
所述开关电路与所述滤波电路连接,用于根据所述至少三个开关的通断状态控制所述用于熔盐储能的高电压电加热控制装置的通断状态,并接收所述上级电源输入的所述第一交流电能;
所述滤波电路与所述进线电压电流互感电路连接,用于对所述第一交流电能进行滤波处理,得到滤波后的第一交流电能;
所述进线电压电流互感电路分别与所述交流调压调功模块和所述控制模块连接,用于对所述滤波后的第一交流电能的电压信号和电流信号进行采集,得到所述进线电压采集信号和所述进线电流采集信号;
所述出线电压电流互感电路分别与所述交流调压调功模块和所述控制模块连接,用于对所述第二交流电能的电压信号和电流信号进行采集,得到所述出线电压采集信号和所述出线电流采集信号。
3.如权利要求2所述的用于熔盐储能的高电压电加热控制装置,其特征在于,所述开关为以下任一种:
真空断路器与熔断器的组合;
真空接触器与所述熔断器的组合。
4.如权利要求2所述的用于熔盐储能的高电压电加热控制装置,其特征在于,所述用于熔盐储能的高电压电加热控制装置还包括保护模块;其中,
所述保护模块与所述开关电路和所述进线电压电流互感电路连接,用于接收所述进线电压采集信号和所述进线电流采集信号,并根据所述进线电压采集信号和所述进线电流采集信号控制所述至少三个开关的通断状态。
5.如权利要求4所述的用于熔盐储能的高电压电加热控制装置,其特征在于,所述开关电路包括第一开关、第二开关、第三开关、A相输入端子、B相输入端子和C相输入端子;其中,
所述第一开关的第一端与所述A相输入端子连接,所述第二开关的第一端与所述B相输入端子连接,所述第三开关的第一端与所述C相输入端子连接,所述第一开关的控制端、所述第二开关的控制端和所述第三开关的控制端均与所述保护模块连接;
所述第一开关的第二端为所述开关电路的第一输出端,所述第二开关的第二端为所述开关电路的第二输出端,所述第三开关的第二端为所述开关电路的第三输出端。
6.如权利要求5所述的用于熔盐储能的高电压电加热控制装置,其特征在于,所述滤波电路包括第一电抗器、第二电抗器、第三电抗器、第一电容器、第二电容器和第三电容器;其中,
所述第一电抗器的第一端与所述开关电路的第一输出端连接,所述第一电抗器的第二端分别与所述第一电容器的第一端和所述第三电容器的第一端连接,所述第二电抗器的第一端与所述开关电路的第二输出端连接,所述第二电抗器的第二端分别与所述第二电容器的第一端和所述第一电容器的第二端连接,所述第三电抗器的第一端与所述开关电路的第三输出端连接,所述第三电抗器的第二端分别与所述第二电容器的第二端和所述第三电容器的第二端连接;
所述第三电容器的第一端为所述滤波电路的第一输出端,所述第一电容器的第二端和所述第二电容器的第一端为所述滤波电路的第二输出端,所述第三电容器的第二端为所述滤波电路的第三输出端。
7.如权利要求6所述的用于熔盐储能的高电压电加热控制装置,其特征在于,所述进线电压电流互感电路包括第一电流互感器和第一电压互感器,所述第一电流互感器包括第一子电流互感器、第二子电流互感器和第三子电流互感器;其中,
所述第一电压互感器的第一输入端与所述滤波电路的第一输出端连接,所述第一电压互感器的第二输入端与所述滤波电路的第二输出端连接,所述第一电压互感器的第三输入端与所述滤波电路的第三输出端连接,所述第一电压互感器的输出端分别与所述保护模块和所述控制模块连接;
所述第一子电流互感器的第一端与所述滤波电路的第一输出端连接,所述第一子电流互感器的第三端与所述第二子电流互感器的第四端连接,所述第二子电流互感器的第一端与所述滤波电路的第二输出端连接,所述第二子电流互感器的第三端与所述第三子电流互感器的第四端连接,所述第三子电流互感器的第一端与所述滤波电路的第三输出端连接,所述第三子电流互感器的第三端分别与所述保护模块和所述控制模块连接;
所述第一子电流互感器的第二端为所述进线电压电流互感电路的第一输出端,所述第二子电流互感器的第二端为所述进线电压电流互感电路的第二输出端,所述第三子电流互感器的第二端为所述进线电压电流互感电路的第三输出端。
8.如权利要求7所述的用于熔盐储能的高电压电加热控制装置,其特征在于,所述交流调压调功模块包括第一可控硅组电路、第二可控硅组电路和第三可控硅组电路,所述第一可控硅组电路、所述第二可控硅组电路和所述第三可控硅组电路均包括两个反向并联的可控硅串联电路,所述可控硅串联电路包括至少一个串联连接的可控硅单元,所述可控硅单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、电容、可控硅和二极管;其中,
所述第一可控硅组电路的第一端与所述进线电压电流互感电路的第一输出端连接,所述第二可控硅组电路的第一端与所述进线电压电流互感电路的第二输出端连接,所述第三可控硅组电路的第一端与所述进线电压电流互感电路的第三输出端连接;
所述第一可控硅组电路的控制端、所述第二可控硅组电路的控制端和所述第三可控硅组电路的控制端均与所述控制模块连接;
所述第一可控硅组电路的第二端为所述交流调压调功模块的第一输出端,所述第二可控硅组电路的第二端为所述交流调压调功模块的第二输出端,所述第三可控硅组电路的第二端为所述交流调压调功模块的第三输出端;
所述第一电阻的第一端、所述第二电阻的第一端、所述可控硅的正极和所述第三电阻的第一端为所述可控硅单元的第一端,所述第二电阻的第二端与所述电容的第一端连接,所述第三电阻的第二端与所述二极管的负极连接,所述第一电阻的第二端、所述电容的第二端、所述可控硅的负极和所述二极管的正极为所述可控硅单元的第二端,所述可控硅的门极与所述控制模块连接。
9.如权利要求8所述的用于熔盐储能的高电压电加热控制装置,其特征在于,所述出线电压电流互感电路包括第二电流互感器和第二电压互感器,所述第二电流互感器包括第四子电流互感器、第五子电流互感器和第六子电流互感器;其中,
所述第二电压互感器的第一输入端与所述交流调压调功模块的第一输出端连接,所述第二电压互感器的第二输入端与所述交流调压调功模块的第二输出端连接,所述第二电压互感器的第三输入端与所述交流调压调功模块的第三输出端连接,所述第二电压互感器的输出端与所述控制模块连接;
所述第四子电流互感器的第一端与所述交流调压调功模块的第一输出端连接,所述第四子电流互感器的第三端与所述第五子电流互感器的第四端连接,所述第五子电流互感器的第一端与所述交流调压调功模块的第二输出端连接,所述第五子电流互感器的第三端与所述第六子电流互感器的第四端连接,所述第六子电流互感器的第一端与所述交流调压调功模块的第三输出端连接,所述第六子电流互感器的第三端与所述控制模块连接;
所述第四子电流互感器的第二端为所述出线电压电流互感电路的第一输出端,所述第五子电流互感器的第二端为所述出线电压电流互感电路的第二输出端,所述第六子电流互感器的第二端为所述出线电压电流互感电路的第三输出端。
10.如权利要求9所述的用于熔盐储能的高电压电加热控制装置,其特征在于,所述控制模块包括三相电压同步信号采集电路、可控硅触发信号输出电路、输出电压电流反馈信号采集电路、通讯电路和数字信号处理芯片;其中,
所述三相电压同步信号采集电路与所述进线电压电流互感电路连接,用于对所述进线电压采集信号和所述进线电流采集信号进行模拟数字转换,得到进线数字电压采集信号和进线数字电流采集信号;
所述输出电压电流反馈信号采集电路与所述出线电压电流互感电路连接,用于对所述出线电压采集信号和所述出线电流采集信号进行模拟数字转换,得到出线数字电压采集信号和出线数字电流采集信号;
所述数字信号处理芯片分别与所述三相电压同步信号采集电路、所述可控硅触发信号输出电路、所述输出电压电流反馈信号采集电路连接,用于根据所述进线数字电压采集信号、进线数字电流采集信号、所述出线数字电压采集信号和所述出线数字电流采集信号,确定触发脉冲信号;
所述可控硅触发信号输出电路与所述交流调压调功模块连接,用于接收所述触发脉冲信号,并对所述触发脉冲信号进行信号处理,得到所述控制信号;
所述通讯电路与所述数字信号处理芯片连接,用于实现所述用于熔盐储能的高电压电加热控制装置和外部设备之间的交互通讯。
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CN117060741A (zh) * | 2023-09-04 | 2023-11-14 | 龙芯中科(金华)技术有限公司 | 电压稳定装置、方法和系统以及控制器 |
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Assignee: HUANENG INTERNATIONAL POWER CO.,LTD. DEZHOU POWER PLANT Assignor: Xi'an Thermal Power Research Institute Co.,Ltd. Contract record no.: X2023980054524 Denomination of utility model: A High Voltage Electric Heating Control Device for Molten Salt Energy Storage Granted publication date: 20230113 License type: Common License Record date: 20231229 |