CN220022334U - 电能质量治理装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种电能质量治理装置，电能质量治理装置最大有益效果就是能够适应光伏发电工程有着离散度高、不易集中和微型化的特点。由于传统的微型光伏变电设备核心设备是储能转换单元，而滤波单元、稳压单元和除谐波单元分开设置成本并不比集成储能转换单元成本低，所以电能质量治理装置将储能转换单元集成入整个电路系统。这样设置不但能够保证滤波单元、稳压单元和除谐波单元与集成储能转换单元适配性高，也能够为安装电能质量治理装置提供便利性。滤波单元能够将输入的直流电的杂波滤除，提高电能质量系统的电能优良率提供、无功补偿。除谐波单元能够进行谐波治理和负序治理。稳压单元能够抑制电压波动和电压闪变。

Description

电能质量治理装置

技术领域

本申请涉及光伏发电工程技术领域，特别是涉及一种电能质量治理装置。

背景技术

在光伏发电工程中，入网电能质量的优良率是较为尖锐的行业痛点。目前国内大型火力电厂或核能电厂在电能质量治理技术按常用方法分类，分为五大重点技术领域，即电能质量系统、无功补偿、谐波治理、负序治理和电压波动与闪变抑制技术等。国内电能质量治理产业中含金量较高的技术是无功补偿技术和谐波治理技术。然而，光伏发电工程有着离散度高、不易集中和微型化的特点，不利于优化入网电能质量的设备安装。为了解决传统优化入网电能质量的设备不能适应光伏发电设备特点的缺陷，本申请提出一种电能质量治理装置。

实用新型内容

为了解决传统优化入网电能质量的设备不能适应光伏发电设备特点的缺陷，本申请提出一种电能质量治理装置。

本申请提供一种电能质量治理装置，包括：

滤波单元，包括正向输出端和负向输出端，将输入的直流电的杂波滤除；

稳压单元，所述正向输出端和所述负向输出端均与所述稳压单元电连接；

储能转换单元，包括储能集群、直流转直流电路、逆变电路和升压电路，所述直流转直流电路与所述稳压单元电连接，所述直流转直流电路与所述储能集群电连接，所述储能集群与所述逆变电路电连接，所述升压电路与所述逆变电路电连接；

除谐波单元，包括二级滤波电路和反馈电路，所述二级滤波电路与所述升压电路电连接，所述二级滤波电路与所述反馈电路电连接，所述二级滤波电路的输出端输出高压交流电。

进一步的，所述滤波单元包括初级滤波电路和次级滤波电路；

所述初级滤波电路与所述次级滤波电路电连接；

所述初级滤波电路的输入端接收直流电；

所述次级滤波电路与所述稳压单元电连接。

进一步的，所述初级滤波电路包括第一电感、第二电感、第一电容和隔离器；

所述第一电感的第一端接收直流电，所述第一电感的第二端与所述第一电容的第一端电连接，所述第一电感的第二端与所述隔离器的第一端电连接；

所述第一电容的第二端与所述第二电感的第一端电连接，所述第二电感的第二端接地，所述第二电感的第一端与所述隔离器的第二端电连接。

进一步的，所述次级滤波电路包括第二电容、第三电容和第四电容；

所述隔离器的第三端与所述第二电容的一端电连接，所述隔离器的第四端与所述第二电容的另一端电连接；

所述隔离器的第三端与所述第三电容的一端电连接，所述第三电容的另一端接地；

所述隔离器的第四端与所述第四电容的一端电连接，所述第四电容的另一端接地；

所述隔离器的第三端为正向输出端；

所述隔离器的第四端为负向输出端。

进一步的，所述稳压单元包括适配电阻和稳压二极管；

所述适配电阻一端与所述正向输出端电连接，所述适配电阻的另一端与所述稳压二极管的负极电连接，所述稳压二极管的正极接地；

所述负向输出端接地。

进一步的，所述升压电路设置有三根交流电输出线；

所述三根交流电输出线包括第一相交流输出线、第二相交流输出线和第三相交流输出线；

第一相交流输出线、第二相交流输出线和第三相交流输出线均电连接有一个除谐波单元。

进一步的，所述二级滤波电路包括第五电容、第六电容、第一电阻和第二电阻；

所述第五电容的一端与所述第一相交流输出线电连接，所述第五电容的另一端与所述第六电容的一端电连接于X点；

所述第一电阻的一端与所述第一相交流输出线电连接，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端电连接于Y点；

所述第六电容的另一端与所述第二电阻的另一端电连接于Z点。

进一步的，所述二级滤波电路还包括第一比较器；

所述第一比较器的正向输入端电连接于Z点；

所述第一比较器的负向输入端与所述第一比较器的正向输出端电连接；

所述第一比较器的正向参考电压端外接第一电源；

所述第一比较器的负向参考电压端接地。

进一步的，所述二级滤波电路还包调节电阻；

所述调节电阻的第一端与所述第一比较器的正向输出端电连接，所述调节电阻的第二端接地。

进一步的，所述反馈电路包括第二比较器、第三电阻和第七电容；

所述第三电阻的一端电连接于X点；

所述第三电阻的另一端与所述第二比较器的正向输出端电连接；

所述第七电容的一端电连接于Y点；

所述第七电容的另一端与所述第二比较器的正向输出端电连接；

所述第二比较器的正向输出端与所述第二比较器的负向输入端电连接；

所述调节电阻的第三端与所述第二比较器的正向输入端电连接；

所述第二比较器的正向参考电压端外接第二电源，所述第二比较器的负向参考电压端接地。

本申请涉及一种电能质量治理装置。电能质量治理装置最大有益效果就是能够适应光伏发电工程有着离散度高、不易集中和微型化的特点。实际上电能质量治理装置是在传统的微型光伏变电设备上加入了滤波单元、稳压单元和除谐波单元形成的。由于传统的微型光伏变电设备核心设备是储能转换单元，而滤波单元、稳压单元和除谐波单元分开设置成本并不比集成储能转换单元成本低，所以电能质量治理装置将储能转换单元集成入整个电路系统。这样设置不但能够保证滤波单元、稳压单元和除谐波单元与集成储能转换单元适配性高，也能够为安装电能质量治理装置提供便利性。滤波单元能够将输入的直流电的杂波滤除，提高电能质量系统的电能优良率、提供无功补偿。除谐波单元能够进行谐波治理和负序治理。稳压单元能够抑制电压波动和电压闪变。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本申请一实施例提供的一种电能质量治理装置的模块连接图。

图2为本申请一实施例提供的一种电能质量治理装置的电路图。

图3为本申请另一实施例提供的一种电能质量治理装置的模块连接图。

图4为本申请一实施例提供的一种电能质量治理装置中除谐波单元的电路图。

附图标记：

100-滤波单元；110-初级滤波电路；111-第一电感；

111a-第一电感的第一端；111b-第一电感的第二端；112-第二电感；

112a-第二电感的第一端；112b-第二电感的第二端；113-第一电容；

113a-第一电容的第一端；113b-第一电容的第二端；114-隔离器；

114a-隔离器的第一端；114b-隔离器的第二端；114c-隔离器的第三端；

114d-隔离器的第四端；120-次级滤波电路；121-第二电容；122-第三电容；

123-第四电容；130-正向输出端；140-负向输出端；200-稳压单元；

220-适配电阻；230-稳压二极管；300-储能转换单元；310-储能集群；

320-直流转直流电路；330-逆变电路；340-升压电路；400-除谐波单元；

410-二级滤波电路；411-第五电容；412-第六电容；413-第一电阻；

414-第二电阻；415-第一比较器；416-调节电阻；416a-调节电阻的第一端；

416c-调节电阻的第三端；416b-调节电阻的第二端；417-第二比较器；

418-第三电阻；419-第七电容；420-反馈电路；430-第一电源；

440-第二电源。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请提供一种电能质量治理装置。

如图1所示，在本申请的一实施例中，一种电能质量治理装置，包括滤波单元100、稳压单元200、储能转换单元300和除谐波单元400。

滤波单元100包括正向输出端130和负向输出端140，将输入的直流电的杂波滤除。

所述正向输出端130和所述负向输出端140均与所述稳压单元200电连接。

储能转换单元300包括储能集群310、直流转直流电路320、逆变电路330和升压电路340，所述直流转直流电路320与所述稳压单元200电连接，所述直流转直流电路320与所述储能集群310电连接，所述储能集群310与所述逆变电路330电连接，所述升压电路340与所述逆变电路330电连接。

除谐波单元400包括二级滤波电路410和反馈电路420，所述二级滤波电路410与所述升压电路340电连接，所述二级滤波电路410与所述反馈电路420电连接，所述二级滤波电路410的输出端输出高压交流电。

具体的，储能转换单元300包括储能集群310、直流转直流电路320、逆变电路330和升压电路340，这些电路实际上是光伏发电设备将直流电储存、转化为交流电的核心设备。当电能质量治理装置仅设计滤波单元100、稳压单元200和除谐波单元400时，就需要对着几部分电路进行单独开板设计，使用时在拼接入现有的储能转换单元300，这对于滤波单元100、稳压单元200和除谐波单元400的适配性能提出了较高的要求，并且为了适配不同规格的储能转换单元300，滤波单元100、稳压单元200和除谐波单元400会有大量的性能被浪费。故本申请中的电能质量治理装置集成了储能转换单元300，使用时只需要将储能群电连接入电能质量治理装置预留的储能集群310接口，光伏板电连接入滤波单元100接口，上级电网电连接入除谐波单元400接口即可。

本实施例涉及一种电能质量治理装置。电能质量治理装置最大有益效果就是能够适应光伏发电工程有着离散度高、不易集中和微型化的特点。实际上电能质量治理装置是在传统的微型光伏变电设备上加入了滤波单元100、稳压单元200和除谐波单元400形成的。由于传统的微型光伏变电设备核心设备是储能转换单元300，而滤波单元100、稳压单元200和除谐波单元400分开设置成本并不比集成储能转换单元300成本低，所以电能质量治理装置将储能转换单元300集成入整个电路系统。这样设置不但能够保证滤波单元100、稳压单元200和除谐波单元400与集成储能转换单元300适配性高，也能够为安装电能质量治理装置提供便利性。滤波单元100能够将输入的直流电的杂波滤除，提高电能质量系统的电能优良率、提供无功补偿。除谐波单元400能够进行谐波治理和负序治理。稳压单元200能够抑制电压波动和电压闪变。

如图2所示，在本申请的一实施例中，所述滤波单元100包括初级滤波电路110和次级滤波电路120。所述初级滤波电路110与所述次级滤波电路120电连接。所述初级滤波电路110的输入端接收直流电。所述次级滤波电路120与所述稳压单元200电连接。

本实施例涉及滤波单元100。初级滤波电路110将电路中的差模杂波滤除。次级滤波电路120将电路中的共模杂波滤除。考虑到实际情况，滤波单元100应该紧挨电源入口放置，达到将源端与负载端隔离的目的。

如图2所示，在本申请的一实施例中，所述初级滤波电路110包括第一电感111、第二电感112、第一电容113和隔离器114。所述第一电感111的第一端111a接收直流电，所述第一电感111的第二端111b与所述第一电容113的第一端113a电连接，所述第一电感111的第二端111b与所述隔离器114的第一端114a电连接。所述第一电容113的第二端113b与所述第二电感112的第一端电112a连接，所述第二电感112的第二端112b接地，所述第二电感112的第一端112a与所述隔离器114的第二端114b电连接。

本实施例涉及初级滤波电路110。第一电感111和第二电感112为差模电感，对称取值。隔离器114由于同向端口直连，在直流电的环境下是共模电感，对于差模信号，第一电感111将共模杂波外泄。第一电容113接在直流电源的正负极之间，它上面除了加有电源的额定电压之外，还会叠加上正负极之间的杂波信号的峰值电压。在低压直流的情况下，尤其是DC 60V以下的直流电，第一电容113本身就属于安全极低电压的范围，因此对第一电容113没有安全等级的要求，但从设备稳定运行的角度看，应选用耐压值高的电容器。初级滤波电路110将电路中的差模杂波滤除。

如图2所示，在本申请的一实施例中，所述次级滤波电路120包括第二电容121、第三电容122和第四电容123。所述隔离器114的第三端114c与所述第二电容121的一端电连接，所述隔离器114的第四端114d与所述第二电容121的另一端电连接。所述隔离器114的第三端114c与所述第三电容122的一端电连接，所述第三电容122的另一端接地。所述隔离器114的第四端114d与所述第四电容123的一端电连接，所述第四电容123的另一端接地。所述隔离器114的第三端114c为正向输出端130。所述隔离器114的第四端114d为负向输出端140。

本实施例涉及次级滤波电路120。第二电容121为差模电容。第三电容122和第四电容123为共模电容。由于隔离器114同向端口直连，在直流电的环境下是共模电感，共模电感串联在供电线路上，同时抑制每根导线对地的共模高频噪声，而对于差模电流则没有影响。通常是把两个相同的线圈绕在同一个铁氧体环上，铁氧体磁损较小，绕制的方法使得两线圈在流过共模电流时磁芯中的磁通相互叠加，从而具有相当大的电感量，对共模电流起到抑制作用，而当两线圈流过差模电流时磁环中的磁通相互抵消，几乎没有电感量，所以对差模电流没有损耗。第三电容122和第四电容123则对共模杂波进行对地滤除。次级滤波电路120将电路中的共模杂波滤除。

如图2所示，在本申请的一实施例中，所述稳压单元200包括适配电阻220和稳压二极管230。所述适配电阻220一端与所述正向输出端130电连接，所述适配电阻220的另一端与所述稳压二极管230的负极电连接，所述稳压二极管230的正极接地。所述负向输出端140接地。

本实施例涉及适配电阻220和稳压二极管230。在理论计算中，适配电阻220的阻值越低越好，但是由于后级电路本身存在等效电阻，且稳压二极管230的选型需要考虑稳压二极管230的阈值，所以引入适配电阻220，提高稳压二极管230对于上级电路的实际承受阈值。适配电阻220能够调整阻值，实现对下级电路的最高功率输出。

如图3所示，在本申请的一实施例中，所述升压电路340设置有三根交流电输出线。所述三根交流电输出线包括第一相交流输出线A、第二相交流输出线B和第三相交流输出线C。第一相交流输出线A、第二相交流输出线B和第三相交流输出线C均电连接有一个除谐波单元400。

本实施例涉及升压电路340。实际上，在光伏发电工程中，光伏板集群所发出的电能最终去向是上级三相交流电电网，为了适配上级三相电电网，就需要储能转换单元300将单向直流电转变为三相交流电。在每一相输出线电连接一个除谐波单元400能够进行谐波治理和负序治理。实际上三相电网或电路中负序电流的出现，与谐波有一定的关系，防护掉谐波，一定程度上也能防止负序电流的出现。

如图4所示，在本申请的一实施例中，所述二级滤波电路410包括第五电容411、第六电容412、第一电阻413和第二电阻414。所述第五电容411的一端与所述第一相交流输出线电连接，所述第五电容411的另一端与所述第六电容412的一端电连接于X点。所述第一电阻413的一端与所述第一相交流输出线电连接，所述第一电阻413的另一端与所述第二电阻414的一端电连接于Y点。所述第六电容412的另一端与所述第二电阻414的另一端电连接于Z点。

本实施例涉及二级滤波电路410。第五电容411、第六电容412、第一电阻413和第二电阻414组成了两级滤波器，对50HZ频率之外的交流电波进行滤除。

如图4所示，在本申请的一实施例中，所述二级滤波电路410还包括第一比较器415。所述第一比较器415的正向输入端电连接于Z点。所述第一比较器415的负向输入端与所述第一比较器415的正向输出端130电连接。所述第一比较器415的正向参考电压端外接第一电源430。所述第一比较器415的负向参考电压端接地。

本实施例涉及二级滤波电路410。第一比较器415实际上就是一个电压跟随器，对上级电路的高阻抗进行隔离。值得一提的是，第一比较器415的正向输出端130与上级三相交流电电网电连接，作为一个相位的交流电输出向。

如图4所示，在本申请的一实施例中，所述二级滤波电路410还包调节电阻416。所述调节电阻416的第一端416a与所述第一比较器415的正向输出端130电连接，所述调节电阻416的第二端416b接地。

本实施例涉及调节电阻416。调节电阻416的第一端416a与第一比较器415的正向输出端130电连接，调节电阻416的第二端416b接地。调节电阻416的作用是分压，为反馈电路420提供合适的正向输入电压。

如图4所示，在本申请的一实施例中，所述反馈电路420包括第二比较器417、第三电阻418和第七电容419。所述第三电阻418的一端电连接于X点。所述第三电阻418的另一端与所述第二比较器417的正向输出端130电连接。所述第七电容419的一端电连接于Y点。所述第七电容419的另一端与所述第二比较器417的正向输出端电连接。所述第二比较器417的正向输出端与所述第二比较器417的负向输入端电连接。所述调节电阻416的第三端416c与所述第二比较器417的正向输入端电连接。所述第二比较器417的正向参考电压端外接第二电源440，所述第二比较器417的负向参考电压端接地。

本实施例涉及反馈电路420。本质上第二比较器417也是一个跟随器，只不过第二比较器417的跟随电压为调节电阻416的分压，而第二比较器417的输出端分别通过第三电阻418电连接于X点、第七电容419电连接于Y点。所以第二比较器417将第一比较器415的电压实时反馈于第五电容411、第六电容412、第一电阻413和第二电阻414，帮助第五电容411、第六电容412、第一电阻413和第二电阻414组成的陷波网络。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，各方法步骤也并不做执行顺序的限制，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电能质量治理装置，其特征在于，包括：

滤波单元，包括正向输出端和负向输出端，将输入的直流电的杂波滤除；

稳压单元，所述正向输出端和所述负向输出端均与所述稳压单元电连接；

储能转换单元，包括储能集群、直流转直流电路、逆变电路和升压电路，所述直流转直流电路与所述稳压单元电连接，所述直流转直流电路与所述储能集群电连接，所述储能集群与所述逆变电路电连接，所述升压电路与所述逆变电路电连接；

除谐波单元，包括二级滤波电路和反馈电路，所述二级滤波电路与所述升压电路电连接，所述二级滤波电路与所述反馈电路电连接，所述二级滤波电路的输出端输出高压交流电。

2.根据权利要求1所述的电能质量治理装置，其特征在于，所述滤波单元包括初级滤波电路和次级滤波电路；

所述初级滤波电路与所述次级滤波电路电连接；

所述初级滤波电路的输入端接收直流电；

所述次级滤波电路与所述稳压单元电连接。

3.根据权利要求2所述的电能质量治理装置，其特征在于，所述初级滤波电路包括第一电感、第二电感、第一电容和隔离器；

所述第一电感的第一端接收直流电，所述第一电感的第二端与所述第一电容的第一端电连接，所述第一电感的第二端与所述隔离器的第一端电连接；

所述第一电容的第二端与所述第二电感的第一端电连接，所述第二电感的第二端接地，所述第二电感的第一端与所述隔离器的第二端电连接。

4.根据权利要求3所述的电能质量治理装置，其特征在于，所述次级滤波电路包括第二电容、第三电容和第四电容；

所述隔离器的第三端与所述第二电容的一端电连接，所述隔离器的第四端与所述第二电容的另一端电连接；

所述隔离器的第三端与所述第三电容的一端电连接，所述第三电容的另一端接地；

所述隔离器的第四端与所述第四电容的一端电连接，所述第四电容的另一端接地；

所述隔离器的第三端为正向输出端；

所述隔离器的第四端为负向输出端。

5.根据权利要求1所述的电能质量治理装置，其特征在于，所述稳压单元包括适配电阻和稳压二极管；

所述适配电阻一端与所述正向输出端电连接，所述适配电阻的另一端与所述稳压二极管的负极电连接，所述稳压二极管的正极接地；

所述负向输出端接地。

6.根据权利要求1所述的电能质量治理装置，其特征在于，所述升压电路设置有三根交流电输出线；

所述三根交流电输出线包括第一相交流输出线、第二相交流输出线和第三相交流输出线；

第一相交流输出线、第二相交流输出线和第三相交流输出线均电连接有一个除谐波单元。

7.根据权利要求6所述的电能质量治理装置，其特征在于，所述二级滤波电路包括第五电容、第六电容、第一电阻和第二电阻；

所述第五电容的一端与所述第一相交流输出线电连接，所述第五电容的另一端与所述第六电容的一端电连接于X点；

所述第一电阻的一端与所述第一相交流输出线电连接，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端电连接于Y点；

所述第六电容的另一端与所述第二电阻的另一端电连接于Z点。

8.根据权利要求7所述的电能质量治理装置，其特征在于，所述二级滤波电路还包括第一比较器；

所述第一比较器的正向输入端电连接于Z点；

所述第一比较器的负向输入端与所述第一比较器的正向输出端电连接；

所述第一比较器的正向参考电压端外接第一电源；

所述第一比较器的负向参考电压端接地。

9.根据权利要求8所述的电能质量治理装置，其特征在于，所述二级滤波电路还包调节电阻；

所述调节电阻的第一端与所述第一比较器的正向输出端电连接，所述调节电阻的第二端接地。

10.根据权利要求9所述的电能质量治理装置，其特征在于，所述反馈电路包括第二比较器、第三电阻和第七电容；

所述第三电阻的一端电连接于X点；

所述第三电阻的另一端与所述第二比较器的正向输出端电连接；

所述第七电容的一端电连接于Y点；

所述第七电容的另一端与所述第二比较器的正向输出端电连接；

所述第二比较器的正向输出端与所述第二比较器的负向输入端电连接；

所述调节电阻的第三端与所述第二比较器的正向输入端电连接；

所述第二比较器的正向参考电压端外接第二电源，所述第二比较器的负向参考电压端接地。