登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
编者按:本发明公开了一种适用于孤岛和并网模式的微电网功率变换系统,包括直流电源电路、电容串联电路、变压器、第一开关管桥臂、第二开关管桥臂、控制电路和三相逆变器电路;电容串联电路的C1和C2中间连接点分别与变压器的N1线圈非同名端和N2线圈同名端相连;第一开关管桥臂包括开关管T1和T2,T1和T2的中间连接点与N1线圈的同名端相连;第二开关管桥臂包括开关管T3和T4,T3和T4的中间连接点与N2线圈的非同名端相连;所述控制电路包括多个电压传感器、驱动信号生成单元;所述三相逆变器电路具备三相的开关管桥臂。本发明能够将上下电容的电压差限制在一个开关管和一个二极管的导通压降之和以内,使得输出电压基波幅值基本与给定电压幅值接近。
发明人 陆畅 胡军台 刘春阳 王正钊 刘延增
技术领域
本发明属于电力系统和电力电子技术应用领域,特别涉及一种适用于孤岛和并网模式的微电网功率变换系统。
背景技术
以光伏、储能、风电为特征的分布式能源发电系统是摆脱对化石燃料依赖,减少温室气体排放,应对能源枯竭的重要手段之一。微电网是分布式能源高效利用的重要手段,采用电力电子变换电路将分布式电源接入电网,构成并网运行模式,或者为重要的敏感负荷供电,构成孤岛发电模式。对于这两大应用场合,变流器的拓扑目前主要有两种类型:一种是为了带三相电机等平衡负载,可采用三相三线制接线方式;另一种是诸如小型单相光伏发电系统,给小型家庭用户使用,带电灯、家用电器等单相负载,也需要带加热、家用电器、照明等单相负载,这种场合逆变器需要采取三相四线制接线方式,可以同时兼顾三相负荷和单相负荷的用电需求。
三相四线逆变电路有多种拓扑结构,包括分裂电容式三相逆变拓扑、带Δ/Y0变压器的三相逆变拓扑、带中点变压器的三相逆变拓扑、组合式三相逆变拓扑和三相四桥臂逆变器拓扑,各种拓扑对三相不平衡的抑制存在一定差异。分裂电容式三相逆变器拓扑,把直流母线两端串接了两个相同容量的大电容,通过电容对直流母线分压来钳位交流中性点。
这种拓扑一般采用SVPWM控制方式,控制方法简单,广泛用于小功率的场合。但该电路拓扑也存在明显缺点,首先是两个分压电容参数的微小的差异就会立即反映到中性点的电位上,其次是当带负载不平衡的时候,会有零序电流从电容流过,负载的不平衡程度较大时,零序电流会更大,两个电容的电压会产生较大的偏差,为减小串联电容的压差,就需要较大电容值的分裂电容,必然会增加硬件成本和装置体积。因此,该电路拓扑结构不适用于负载不平衡程度较大的场合。
带Δ/Y0变压器的三相逆变器拓扑结构中变压器副边采用星形连接方式,能够为三相不平衡负载提供中线电流通路,而相位相同的零序电流分量可以在变压器三角形方式连接的原边绕组中流动,因而起到了一定的平衡作用。变压器的引入还能起到升压作用,可以减小直流母线电压能级,以及电容的电压等级,同时也能对原副边起到一定的隔离作用。
但是,这种拓扑结构也有它本身的缺点,加入工频变压器自然增加了硬件的成本、重量和体积。另外该电路拓扑结构并没有实现三相电路的完全解耦,无法从根本上解决三相负载不平衡导致三相输出不对称的问题。因此,在一些容易出现不平衡负载的场合限制了其应用。
在带不平衡三相负载时,无法保证直流母线分裂电容的中点电位的稳定,无法保证中性点的电平稳定。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种能够将上下电容的电压差限制在一个开关管和一个二极管的导通压降之和以内;该电路拓扑能够有效降低上下电容的电压差,使得输出电压基波幅值基本与给定电压幅值接近,减少输出电压的谐波分量,输出电压更加对称的适用于孤岛和并网模式的微电网功率变换系统
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:适用于孤岛和并网模式的微电网功率变换系统,包括直流电源电路、电容串联电路、变压器、第一开关管桥臂、第二开关管桥臂、控制电路和三相逆变器电路;
所述电容串联电路包括串联的上电容C1和下电容C2,上电容C1的另一端与直流电源电路的正极相连,下电容C2的另一端连接直流电源电路的负极;上电容C1和下电容C2中间连接点分别与变压器的N1线圈非同名端和变压器N2线圈的同名端相连;
所述第一开关管桥臂包括串联的开关管T1和T2,开关管T1的发射极与开关管T2的集电极相连,开关管T1和T2分别反并联一个二极管D1和D2,开关管T1和T2的中间连接点与变压器N1线圈的同名端相连;
所述第二开关管桥臂包括串联的开关管T3和T4,开关管T3的发射极与开关管T4的集电极相连,开关管T3和T4分别反并联一个二极管D3和D4,开关管T3和T4的中间连接点与变压器N2线圈的非同名端相连;
开关管T1和T3的集电极与直流电源电路的正极相连,开关管T2和T4的发射极与直流电源电路的负极相连;
所述控制电路包括多个电压传感器、驱动信号生成单元;
电压传感器,用于检测下电容C2两端的电压,用于检测直流电源电路的中性点电压;
驱动信号生成模块,使用电压传感器的检测电压,结合0V给定电压,生成开关管T1、T2、T3、T4的控制信号G1、G2、G3和G4;
所述三相逆变器电路具备三相的开关管桥臂,每一相的所述开关管桥臂在上下臂分别具有开关管,每一个开关管反并联一个二极管;每一相上臂的开关管连接到直流电源电路的正极,每一相下臂的开关管连接到直流电源电路的负极;所述上下臂的开关管之间的串联连接点作为各相的交流输出端子,分别通过电感La、Lb、Lc连接负载;所述电感La、Lb、Lc分别通过电容Cc、Cb、Ca与中性点N相连,中性点N同时连接到变压器N1线圈的非同名端和N2线圈的同名端,以及上电容C1与下电容C2的中间连接点。
进一步地,所述直流电源电路包括多个串联的直流电压源。
进一步地,当上电容C1上的电容电压 小于下电容C2上的电容电压 时,开关管T2和T4轮流导通,变压器N1线圈和N2线圈交替作为变压器原边,把下电容C2的能量传递到上电容C1上,实现上下电容电压的均衡,开关管T1和T3一直保持断开状态;
微电网功率变换系统依次包括以下四种工作状态:(1)T2导通,T1、T3、T4关断;(2)T1、T2、T3、T4关断;(3)T4导通,T1、T2、T3关断;(4)T1、T2、T3、T4关断;将这四种工作状态分别命名为① 状态,② 状态,③ 状态和④ 状态。
(1)所述① 状态时,开关管T2导通,T1、T3、T4关断;电流从下电容C2的正端流出,经过N1线圈和开关管T2后流回下电容C2的负端;根据基尔霍夫方程得到:
公式中, 为N1线圈两端的电压, 为开关管T2的导通压降;
与此同时,在变压器N2线圈产生电流回路:电流从N2线圈的非同名端流出,依次经过与开关管T3反并联的二极管D3、下电容C1后流回到N2线圈的同名端;此时:
式中, 为N2线圈两端的电压, 为二极管D3的导通压降;
将变压器变比设为1,得到:
根据公式(1)、(2)、(3)得到:
即上电容C1的电压值与下电容C2的电压值之差即为开关管T2的导通压降与二极管D3的导通压降之和;下电容C2在该工作状态中不断放出能量,能量被N1线圈吸收后传递给N2线圈,然后由N2线圈通过二极管D3不断向电容上C1充电;这个过程中,C2放电,C1充电, 不断减小, 不断增加,二者电压差减少;
(2)所述② 状态为① 状态的续流阶段,电流从N1线圈的同名端流出,依次经过与开关管T1反并联的二极管D1、上电容C1后流回N1线圈的非同名端,该电流不断减小,最终为0;
(3)所述③ 状态在② 状态的续流完成后开始,此状态下,开关管T4导通,T1、T2、T3关断;电流从下电容C2正端流出,经过N2线圈、开关管T4后流回下电容C2的负端,此时:
式中, 为开关管T4的导通压降;
与此同时,在变压器副边N1线圈产生电流回路:电流从N1线圈的同名端流出,经过与开关管T1反并联的二极管D1、上电容C1后流回N1线圈的非同名端;此时N1线圈电压为:
为与二极管D1的导通压降;
将变压器变比设为1,得到:
由(5)、(6)、(7)式得到:
上电容C1电压与下电容C2电压之差为二极管D1的导通压降与开关管T4导通压降之和;下电容C2在该工作状态中不断放出能量,能量被N2线圈吸收后传递给N1线圈,然后由N1线圈通过二极管D1不断向上电容C1充电;这个过程中,C2放电,C1充电, 不断减小, 不断增加,二者电压差减少;
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
“双碳”目标下,新能源迎来爆发式增长。截至今年3月底,太阳能发电装机容量约6.6亿千瓦,同比增长55.0%;风电装机容量约4.6亿千瓦,同比增长21.5%。然而,风光资源间歇性、不稳定性的特点也给电力系统的调度和平衡带来了不小的挑战。4月24日,“清华大学能源互联网创新研究院成立九周年院庆暨第二届能
习近平总书记强调,高质量发展是全面建设社会主义现代化国家的首要任务。山西是我国重要的能源基地,资源禀赋和区位优势明显,电力产业基础好,承担着推进资源型经济转型发展、开展能源革命综合改革试点的使命。国网山西省电力公司认真贯彻习近平总书记重要讲话和重要指示批示精神,把坚持高质量发展作
北欧地区包括挪威、瑞典、芬兰、丹麦和冰岛五个国家,除冰岛外,其他四个国家均已实现电网互联,形成统一运行的北欧电力市场,被誉为全球第一个真正意义上的跨国电力市场,其作为区域电价解决区域间阻塞的典范一直都是研究电力市场的绝佳样本。国能日新近期在挪威落地微电网智慧能源管控项目,通过智慧
4月22日,广西南宁市印发南宁市城乡建设领域碳达峰实施方案(南住建〔2024〕157号),其中提到,强化城市发展与广西电网规划建设的相互衔接和协调配合,推动智能微电网、“光储直柔”、蓄冷蓄热、负荷灵活调节、虚拟电厂等技术应用,优先消纳可再生能源电力,主动参与电力需求侧响应。此外,建立以电力
4月18日,浙江台州与法国电力集团共同打造的智能微电网示范工程开工。这不仅是台州市首个“光储充放+园区能源管理系统”低碳园区项目,更是首个“车网互动”的园区示范场景。同时,该项目也是法电集团在国内的第一个光储充一体化项目。据悉,园区总建筑面积34万平方米,项目主要由光伏系统、储能系统、
4月18日,江西上饶经开区召开微电网及源网荷储项目调度会。上饶市副市长胡心田指出,微电网和源网荷储是构建新型电力系统的重要发展路径。结合开发区当前发展阶段和产业链发展实际,在需求侧和供给侧协调发力,加快供电改革,尽快满足工业生产电力缺口,适度超前扩大增配电网,促进分布式电力资源聚合
配电网覆盖城乡区域,连接千家万户,承担着广泛的政治责任、经济责任和社会责任。在市场和政策驱动下,分布式发电、电动汽车、新型储能迎来爆发式增长,配电网在促进分布式电源就近消纳、承载新型负荷等方面面临的挑战日益显著,其物理形态、数智形态、商业形态正发生深刻变革。在推进中国式现代化、建
4月17日,福建福鼎市对支持海岛振兴的十条措施征集意见。其中明确,到2025年,有必要的海岛都建成一张风光储充微电网,提升海岛供电能力和供电可靠性。意见稿中还指出,实施海岛电网巩固提升工程,加快主干电网、岛屿电网改建进度,重点推进“台山岛源网荷储零碳岛示范”和海域“海上电动船舶充电网络
4月17日,陕西省第一批工业领域碳达峰试点项目名单公布(陕工信发〔2024〕104号),其中包含多个电力项目,涉及微电网、储能、光伏、氢能、核电等方面。工业绿色微电网试点方向含三个,分别是西咸新区产发绿能科技有限公司泾河新城第二批分布式光伏发电项目、清安优能科技发展(榆林)有限公司氢赋能零
日前,陕西省确定了第一批32个工业领域碳达峰试点项目(企业)。在这批名单中,包含工业绿色微电网试点项目,分别是西咸新区产发绿能科技有限公司泾河新城第二批分布式光伏发电项目、西电宝鸡电气有限公司多能互补微网系统解决方案及示范工程应用项目等项目。此外,还包括其他方向的试点项目:陕西秦龙
4月17日,福建福鼎市对支持海岛振兴的十条措施征集意见,其中明确,到2025年,有必要的海岛都建成一张风光储充微电网,提升海岛供电能力和供电可靠性。意见稿中还指出,实施海岛电网巩固提升工程,加快主干电网、岛屿电网改建进度,重点推进“台山岛源网荷储零碳岛示范”和海域“海上电动船舶充电网络
5月15日,河北衡水供电公司在衡水市冀州区魏屯镇时庄村建成投运村级光储零碳并网型微电网,实现了微网调峰和无感知并离网技术的突破。近年来,衡水市分布式光伏发展迅速,其中,时庄村户均装接光伏发电设备29.12千伏安。为解决大量分布式光伏发电设备并网带来的问题,衡水供电公司在时庄村低压台区0.4
北极星输配电网获悉,日前,天津市和平区人民政府发布关于印发《和平区碳达峰实施方案》(以下简称《方案》)的通知。《方案》指出,推进新型电力系统建设。配合供电企业构建新能源占比逐渐提高的新型电力系统,适应可再生能源大比例接入需要。综合运用新一代信息技术,提高数字化、智能化水平。完善用
新年伊始,额济纳旗“源网荷储”微电网示范项目完成建设,初步实现并网供电,将进入联调联试阶段。该项目共投资1.25亿元,新建储能电站1座,其中包括25兆瓦磷酸铁锂电池储能系统、4×1.8兆瓦柴油发电机系统及相应的电气设备和辅助设施、源网荷储控制管理系统,通过完成基础浇筑、电气设备安装等建设任
5日,记者从内蒙古自治区阿拉善供电公司获悉,额济纳旗“源网荷储”微电网示范项目初步实现并网通电。“源网荷储”是一种包含“电源、电网、负荷、储能”整体解决方案的新型电力系统运行模式,可精确控制用电负荷和储能资源,解决清洁能源消纳及其产生的电网波动性等问题。据了解,该项目是内蒙古电力
北极星太阳能光伏网获悉,近日,江西省首个“水光储”一体化智能微电网工程投运。据了解,这项“水光储”一体化智能微电网工程由国网遂川县供电公司投资建设,为水电、光伏发电、储能互补的10千伏智能微电网工程,由遂川县戴家埔乡阡陌村青龙坑一级、二级电站和洞下电站3座小水电站(装机容量1870千瓦
4月初,非洲绿色能源领域迎来两个突破:其一是尼日尔宣布投建其首座风电场,开始加码清洁能源布局,另一个是南非首次实现了“光伏+储能”微电网与大型电网并网,绿色电力产业发展迈上了新台阶。南非第三大城市艾库鲁勒尼装机1800千瓦的太阳能电站和电池系统实现并网,这是南非最大微电网之一,也是该国
“截止2020年底,济源发电厂装机总容量501.73万千瓦,其中风电、光伏、生物质、燃气、余热、水电及抽蓄等清洁能源装机共271.73万千瓦,占供电区装机总量的54.16%。”6月16日,济源供电公司发展策划部负责人朱明嘉介绍说。
7月23日,上海机床厂园区综合能源微电网示范项目并网发电并举办竣工仪式。该分布式光伏储能项目利用梯次利用储能系统以削峰填谷形式为厂区带来节能收益的同时,还作为备用电源为工厂重要机械设备运行提供了切实保障,而且梯次利用技术使整个微网建设降低了成本、提高了效率。7月23日9:30分,上海机床厂
随着能源革命的推进以及配售电改革的深入,行业越来越重视并网型微电网的应用。并网型微电网是指利用先进控制技术对局部分布式清洁能源、配电设备、电力用户进行统一管理的发配用一体化微平衡系统。它主要有两个技术优势,一是“源网荷(储)”的统一协调控制能力,二是孤网运行能力。“源网荷(储)”
随着能源革命的推进以及配售电改革的深入,行业越来越重视并网型微电网的应用。并网型微电网是指利用先进控制技术对局部分布式清洁能源、配电设备、电力用户进行统一管理的发配用一体化微平衡系统。它主要有两个技术优势,一是“源网荷(储)”的统一协调控制能力,二是孤网运行能力。“源网荷(储)”
随着能源革命的推进以及配售电改革的深入,行业越来越重视并网型微电网的应用。并网型微电网是指利用先进控制技术对局部分布式清洁能源、配电设备、电力用户进行统一管理的发配用一体化微平衡系统。它主要有两个技术优势,一是“源网荷(储)”的统一协调控制能力,二是孤网运行能力。“源网荷(储)”
4月10日获悉,国能(泉州)热电有限公司一期供热科技项目重点研究成果《一种汽汽换热器自动暖投系统》荣获国家知识产权局授权。该公司一期供热科技项目以高参数工业供热为研究对象,从基础理论、相关技术、关键设备、智能供热及工程实践等多个角度进行深入研究,首次将蒸汽再热能级匹配技术应用于高参
近日,聊城热电厂自主研发的“一种电线连接装置的固定结构及其对接结构”获得国家知识产权局发明专利授权。该发明通过固定组件将电线进行双层固定,经由对接机构和插销组件实现电线多角度连接,解决了传统连接引起的接触不良或漏电等问题,提高了生产现场测量系统的稳定性。
2月20日,沁北电厂与股份公司、西安热工院联合申请的“一种烟气多点等量混合二级引射快速采样装置的采样方法”发明专利获得国家知识产权局授权。该项目采用多点等量,经扰动混合的自引射快速采样测量的方式,较好解决脱硝系统采样延迟不准的问题,提高脱硝系统喷氨自动的投入率,降低氨逃逸率,具备较
1月25日,河南分公司沁北电厂自主完成的一项发明专利《燃煤机组脱硝全负荷投运控制方法》获得国家知识产权局授权。该专利通过减少机组启动过程中尾部烟道烟气的换热量,提高给水温度等方式,加快烟气的温升速率,进一步扩展脱硝反应器投运条件,实现燃煤机组脱硝系统从机组启动到带满负荷的全过程投运
12月8日,江西分公司瑞金电厂自主申报的“一种用于凝汽器泄漏检测的凝结水采样方法和装置”“一种基于智能控制的汽动给水泵密封水控制方法和装置”“一种防潮冷却电气控制柜”“风机主轴防倒转固定装置”四项发明专利获得国家知识产权局授权。该批专利应用于燃煤电厂集控运行专业,有效提高了机组安全
11月23日,重庆分公司珞璜电厂自主研发的“一种亚临界燃煤锅炉全负荷脱硝系统”获得国家知识产权局发明专利授权。该专利为国内首创将吹灰汽源引入高温加热器加热给水的方式,提高脱硝装置入口烟温,使机组并网前就能投入脱硝系统,是当前实现全负荷脱硝系统最简单、投入最少的方法。
北极星储能网获悉,根据企查查数据显示,宁德时代新获得一项发明专利授权,专利名为“调节系统及其储能系统、调节方法”,专利申请号为CN202210654627.3,发明人为吴凯,陈新伟,授权日为2023年11月24日。专利摘要中指出,本申请公开了一种调节系统及其储能系统、调节方法,调节系统包括第一功率变换器
据国家知识产权局公告,河南森源电气股份有限公司取得一项名为“开关柜及其柜体“,授权公告号CN108574209B,申请日期为2018年6月。专利摘要显示,本发明涉及开关柜领域,特别涉及开关柜及其柜体。开关柜包括柜体和设置在柜体内的电器设备,柜体包括骨架和固定在骨架上的侧面封板,侧面封板包括板体和
11月20日,从国家知识产权局获悉,由中国石油西南油气田公司申报的《一种管道内腐蚀评价位置的确定方法》和《一种用于气体报警仪检定的装置》两项发明专利获得授权。《一种管道内腐蚀评价位置的确定方法》(17SG1F3503)能准确地确定管道中需要进行内腐蚀评价的位置,可为管道整体内腐蚀评价提供可靠的
11月15日,华北分公司北京热电厂自主研发的“一种凝汽器应急补水系统”获得国家知识产权局发明专利授权。该项专利充分利用现有的精处理储水装置,经系统优化后可作为凝汽器应急补水水源,能在长距离补水管道发生故障时保证凝汽器补水不中断,提高了联合循环机组设备运行的可靠性和稳定性。
11月11日,甘肃公司靖远热电厂“一种火电企业低碳调度寻优方法及系统”发明专利成果获得国家知识产权局授权,实现发明专利“零”突破。该项发明成果针对目前火电企业存在的“碳迹”感知、呈现能力不足,运行领域内“碳迹”计量能力不足,碳痕迹缺失、碳评价指标空白、碳追溯手段缺乏等情况,有针对性地
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!