本发明专利技术公开了一种结合光伏发电的模块化多电平综合补偿装置及控制方法，一种结合光伏发电的模块化多电平综合补偿装置，该补偿装置包括三相，每相包括两个桥臂，每个桥臂由多个含有蓄电池和光伏发电装置的子模块和桥臂电感L1相串联，通过电感L2及开关K并联接入电网。本发明专利技术采用模块化结构，无需连接变压器即可与电网连接，可以对电网的无功、负序和谐波等进行综合补偿，同时由于子模块中并联了光伏发电装置和蓄电池，该补偿装置无需从电网吸收有功，自身能够提供能量维持电容电压稳定，并且能够向电网输出有功功率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及供电或配电的电路装置或系统，电能存储系统领域，特别是涉及一种结合光伏发电的模块化多电平综合补偿装置。
技术介绍
随着我国电力网的持续发展，以及风能、太阳能等新能源发电的并网，电网中出现了各种各样的电能质量问题，大量无功导致功率因数降低，负载不平衡产生的负序电流，非线性元件接入引起的谐波电流等等，这与现代社会对电能质量越来越高的要求是背道而驰的，必须采取方法对这些电能质量问题进行治理。同时，风能、太阳能等新能源发电虽然目前的发电成本依然较高，但是其成本处于不断下降之中，而且由于其清洁、可再生的特点，处于快速发展中。如何更好地利用以太阳能、风能为代表的新能源是当今一个重要课题。当前，许多研究者对于该领域的研究开展了一些卓有成效的工作，如专利文献CN102013691A《一种基于MMC模块化多电平逆变器的无变压器电池储能拓扑结构》，公开了一种基于MMC的无变压器电池储能装置，来补偿电网电压的不稳定性。它同样采用了 MMC结构，在输入端省却了变压器；但是其MMC子模块两端并联的电容器和蓄电池组的能量仍然需要从电网中获取，在此拓扑中电容器和蓄电池组是作为储能模块存在的，如果没有电网电压尖峰时从电网中吸收的能量，那么电网电压跌落和中断时就无法向电网进行能量回馈，这是该专利存在的局限性。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述技术问题，提供一种结合光伏发电的模块化多电平综合补偿装置，结合光伏发电，通过模块化的结构设计，能够作为高压输电网的并联补偿装置，对电网进行无功、负序、谐波乃至有功的综合补偿。为了上述目的本专利技术采用了以下技术方案:一种结合光伏发电的模块化多电平综合补偿装置，该补偿装置包括三相，每相包括两个桥臂，每个桥臂由多个含有蓄电池和光伏发电装置的子模块和桥臂电感Q相串联，通过电感L 2及开关K并联接入电网。进一步地，所述每个桥臂上有η个子模块，每相有2η个子模块，该补偿装置输出电平数为η+1，所述两个桥臂之间为每相的输出端。进一步地，所述子模块由两个全控型开关器件1\和Τ 2相串联，再并联电容C，所述蓄电池和光伏发电装置并联在所述电容C两端，所述1\和Τ 2分别反并联二极管D D 2，所述'、^的公共端，所述电容C与所述T 2的公共端作为所述子模块的输出端，与其它子模块相连。更进一步地，所述全控型开关器件I\、T2S IGBT、IGCT或M0SFET，其材料为S1、SiC或 GaN。本专利技术工作流程: 该补偿装置为三相并联，每一相有上下两个桥臂，每个桥臂有η个子模块，每个子模块中并联有蓄电池和光伏发电装置，两桥臂之间为该补偿装置的输出点，每个桥臂经串联的桥臂电感与输出点相连，该补偿装置通过三相输出点与电网相连，向电网输出补偿电流；含有蓄电池和光伏发电装置的子模块，由两个开关器件?\、Τ2，一个电容C，一个蓄电池和一个光伏发电装置组成，当?\导通，Τ 2关断时，电容C接入电路，处于“投入”状态，所述子模块输出电压为Vc，电流i为子模块输出电流，即为桥臂电流；而当?\关断，1~2导通时，电容C处于“旁路”状态，子模块输出电压为0 ;光伏发电装置和蓄电池能够为电容C充电，而通过控制开关器件?\、Τ2的通断，可以控制电容C的接入和旁路；由于每个桥臂上有η个子模块，每一相有2η个子模块，通过一定的调制策略对该补偿装置进行调制，同一相内，在任意时亥IJ，都会有η个子模块中的并联电容C处于“投入”状态，该补偿装置输出电平数为η+1个；由于输出的电平数较高，较低的开关频率就可以获得理想的波形质量，开关损耗较小，补偿装置的效率也更高。通过蓄电池储存光伏发电装置发出的电能，能够为本专利技术补偿装置提供能量，从而避免因电力电子器件损耗导致的电容电压降落，维持母线电压的稳定；该补偿装置不仅能够进行无功、负序、谐波等的补偿，由于带有光伏发电装置和蓄电池，还可以进行有功补偿。控制本专利技术补偿装置产生输出电流包括以下步骤: (1)对负荷电流ila、ilb、4进行abc-dq变换，得到有功电流jP无功电流1“ (2)对成分进行分析和提取，提取出其基波有功分量，再经dq-abc反变换即可得到该补偿装置输出电流的瞬时参考值iref?’ (3)将补偿装置输出电流瞬时值i做差，再经过PI环节得到调制信号； (4)将调制信号与三角波比较得到PWM脉冲，PWM脉冲作为该补偿装置中开关器件的驱动信号，控制该补偿装置的输出电流。本专利技术的有益效果是: ①采用模块化多电平的结构，具有高度模块化的特点，便于设计和组装，缩短了设计周期，降低了成本，同时也便于故障分析和故障冗余保护，通过替换或者增加子模块能够十分方便地进行维修或提高容量等级； ②该补偿装置由多个子模块级联而成，通过一定的调制策略对该补偿装置进行调制，可以输出η+1个电平，输出电平数随模块数的增加而增加，输出电压电流非常接近正弦波，一般不需要滤波器即可满足谐波含量的要求。③该补偿装置的每个子模块中含有光伏发电装置和蓄电池，自身能够产生能量，所以，与其他同类装置相比，直流母线电压不会因为电力电子器件自身损耗的原因而下降，器件损耗以及当补偿装置输出有功功率时的能量，均由光伏发电装置和蓄电池提供，无需从电网吸收有功。④该补偿装置并联在电网中，能够对电网进行无功功率、负序、谐波的综合补偿，以及有功功率补偿。⑤该补偿装置中当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种结合光伏发电的模块化多电平综合补偿装置，其特征在于：该补偿装置包括三相，每相包括两个桥臂，每个桥臂由多个含有蓄电池和光伏发电装置的子模块和桥臂电感L1相串联，通过电感L2及开关K并联接入电网。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：袁佳歆，薛钢，陈柏超，田翠华，杨雨桐，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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