一种基于太阳能与锂电池联合供电的有源电力滤波器系统技术方案

一种基于太阳能与锂电池联合供电的有源电力滤波器系统，其优越性在于：①可以在4个象限内稳定工作：感性负载下电池充电、感性负载下电池放电、容性负载下电池充电和容性负载下电池放电；②延长事故情况下的支持时间,从而提供更加灵活和多样的电能调节功能比；③在配有太阳能电池的同时配有锂电池，以储藏多余的能量，备阳光不足时使用，即充分利用了新型能源，又避免了单纯用太阳能的诸多限制条件，比如阳光不足、夜间运行等。

【技术实现步骤摘要】
(一)
：本技术属于电力电子技术以及电力系统储能技术的交叉领域，特别是一种基于太阳能与锂电池联合供电的有源电力滤波器系统。(二)
技术介绍
：由于大量的非线性装置的应用，电力系统中大量的谐波严重影响到了一些设备的应用。有源电力滤波器在电力系统中能够快速地发出与谐波大小相等方向相反的电流。它具有起动无冲击、调节连续、响应快速、占地面积小等优点，在滤除谐波方面均具有很大的优势。太阳能发电是目前应用较广泛的新能源发电技术之一，利用太阳能发电系统，将其作为有源电力滤波器的直流侧电源。但单纯用太阳能也有很多限制条件,比如阳光不足、夜间运行等。利用锂电池对太阳能所发的电能进行储存，同时为了得到更好的控制性能，延长事故情况下的支持时间，经常需要储能装置在一段时间内能够向电力系统输送有功功率。如果能将有源电力滤波器和储能系统集成在一起，则可以同时控制有功功率流和无功功率流，从而提供更加灵活和多样的电能调节功能比。(三)
技术实现思路
：本技术的目的：在于提出一种太阳能与锂电池联合供电的有源电力滤波器系统，它克服现有技术的不足，将太阳能与锂电池储能技术进行配合，既实现了电力系统负荷的峰谷特性调节，又充分利用了新能源。本技术的技术方案：一种基于太阳能与锂电池联合供电的有源电力滤波器系统，包括电力系统，其特征在于它是由太阳能电池-锂电池转换单元和有源电力滤波器组成；其中，所述太阳能电池-锂电池转换单元由功率计算模块、功率分配模块、太阳能电池、锂电池、电池开关模块I和电池开关模块II组成；所述功率计算模块的输入端与电力系统连接，计算所需有功功率，并将结果输送到功率分配模块； 所述功率分配模块的输出端分别连接电池开关模块I的输入端和电池开关模块II的输入端；所述电池开关模块I的输出端连接太阳能电池；所述电池开关模块II的输出端与锂电池连接；所述太阳能电池的输出端和锂电池的输出端分别与有源电力滤波器连接。所说的有源电力滤波器由逆变器、功率驱动模块、控制模块、连接电感L和电容C组成；所述逆变器的输入端与功率驱动模块的输出端连接，其输出端通过连接电感L和电容C接入电力系统；所述控制模块的输入端与电力系统连接，检测系统所需电流信号及有功功率信号，其输出端与功率驱动模块连接。所述逆变器是由三相全桥电路构成的级联逆变器，由功率驱动电路输出触发脉冲控制三相全桥电路的导通或关断。所述三相全桥电路由滤波系统、耦合电容、单模块的6个IGBT单元，N模块共计6*N个IGBT单元构成，N为不小于1的自然数。所述功率驱动模块是由6个结构相同的功率驱动电路构成，分别为所述6个IGBT单元提供控制信号；其中每个功率驱动模块的结构为常规功率驱动电路连接。本技术的工作原理：(1)太阳能电池输出给有源电力滤波的功率，它只能单向传递给电力系统；太阳能电池输出给锂电池的功率,它只能单向传递给锂电池。有源电力滤波器的输入/输出功率,它是双向的，当向电力系传递时为正值；当电池储能不足时由电力系统通过有源电力滤波器向锂电池充电，为负值。锂电池的充放电功率,它也是双向的,当向电力系统放电,并与太阳能电池组发出的功率一起对电力系统进行放电时为正值,充电时为负值；(2)太阳能电池、锂电池、有源电力滤波器及电力系统之间功率的流动分配(见图5)由功率计算模块及功率分配模块决定；(3)功率驱动电路包括光电隔离电路和功率放大电路，分别由光电耦合器和功率放大器组成；功率驱动电路将输入的脉冲信号经光电隔离、三极管进行放大，提供给三相全桥电路单元的门极可关断IGBT，当功率驱动电路接收到的比较单元的输入信号为1时，输出触发脉冲控制三相全桥电路的导通；反之使其关断，从而实现了对级联式逆变器的自动控制；(4)三相全桥电路包括：滤波系统、耦合电容、单模块的6个IGBT单元，N模块共计6*N个 IGBT单元,它们的控制信号来自功率驱动电路。本技术的优越性在于：①将储能电池集成到有源电力滤波器系统中,可以在4个象限内稳定工作：感性负载下电池充电、感性负载下电池放电、容性负载下电池充电和容性负载下电池放电；②延长事故情况下的支持时间,从而提供更加灵活和多样的电能调节功能比；③在配有太阳能电池的同时配有锂电池，以储藏多余的能量，备阳光不足时使用，即充分利用了新型能源，又避免了单纯用太阳能的诸多限制条件，比如阳光不足、夜间运行等。(四)附图说明图1为本技术所涉一种基于太阳能与锂电池联合供电的有源电力滤波器系统的总体结构示意图。图2为本技术所涉一种基于太阳能与锂电池联合供电的有源电力滤波器系统中逆变器的电路结构图。图3为本技术所涉一种基于太阳能与锂电池联合供电的有源电力滤波器系统中有源电力滤波器的结构示意图。图4为本技术所涉一种基于太阳能与锂电池联合供电的有源电力滤波器系统中功率驱动电路结构示意图。图5为本技术所涉一种基于太阳能与锂电池联合供电的有源电力滤波器系统中太阳能电池—锂电池电力系统能量流模图的总体结构示意图。(五)具体实施方式实施例：一种基于太阳能与锂电池联合供电的有源电力滤波器系统(见图1)，包括电力系统，其特征在于它是由太阳能电池-锂电池转换单元和有源电力滤波器组成；其中，所述太阳能电池-锂电池转换单元(见图2)由功率计算模块、功率分配模块、太阳能电池、锂电池、电池开关模块I和电池开关模块II组成；所述功率计算模块的输入端与电力系统连接，计算所需有功功率，并将结果输送到功率分配模块；所述功率分配模块的输出端分别连接电池开关模块I的输入端和电池开关模块II的输入端；所述电池开关模块I的输出端连接太阳能电池；所述电池开关模块II的输出端与锂电池连接；所述太阳能电池的输出端和锂电池的输出端分别与有源电力滤波器连接。所说的有源电力滤波器(见图3、图4)由逆变器、功率驱动模块、控制模块、连接电感L和电容C组成；所述逆变器的输入端与功率驱动模块的输出端连接，其输出端通过连接电感L和电容C接入电力系统；所述控制模块的输入端与电力系统连接，检测系统所需电流信号及有功功率信号，其输出端与功率驱动模块连接。所述逆变器是由三相全桥电路构成的级联逆变器，由功率驱动电路输出触发脉冲控制三相全桥电路的导通或关断(见图2)。所述三相全桥电路由滤波系统、耦合电容、单模块的6个IGBT单元，N模块共计6*N个IGBT单元构成，N在此取1。所述功率驱动模块(见图4)是由6个结构相同的功率驱动电路构成，分别为所述6个IGBT单元提供控制信号；其中每个功率驱动模块的结构为常规功率驱动电路连接。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于太阳能与锂电池联合供电的有源电力滤波器系统，包括电力系统，其特征在于它是由太阳能电池‑锂电池转换单元和有源电力滤波器组成；其中，所述太阳能电池‑锂电池转换单元由功率计算模块、功率分配模块、太阳能电池、锂电池、电池开关模块I和电池开关模块II组成；所述功率计算模块的输入端与电力系统连接，计算所需有功功率，并将结果输送到功率分配模块；所述功率分配模块的输出端分别连接电池开关模块I的输入端和电池开关模块II的输入端；所述电池开关模块I的输出端连接太阳能电池；所述电池开关模块II的输出端与锂电池连接；所述太阳能电池的输出端和锂电池的输出端分别与有源电力滤波器连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于太阳能与锂电池联合供电的有源电力滤波器系统，包括电力系统，其特征在于它是由太阳能电池-锂电池转换单元和有源电力滤波器组成；其中，所述太阳能电池-锂电池转换单元由功率计算模块、功率分配模块、太阳能电池、锂电池、电池开关模块I和电池开关模块II组成；所述功率计算模块的输入端与电力系统连接，计算所需有功功率，并将结果输送到功率分配模块；所述功率分配模块的输出端分别连接电池开关模块I的输入端和电池开关模块II的输入端；所述电池开关模块I的输出端连接太阳能电池；所述电池开关模块II的输出端与锂电池连接；所述太阳能电池的输出端和锂电池的输出端分别与有源电力滤波器连接。2.根据权利要求1所述一种基于太阳能与锂电池联合供电的有源电力滤波器系统，其特征在于所述有源电力滤波器由逆变器、功率驱动模块、控制模块、连接电感L和电容C组成；所述逆变...

【专利技术属性】
技术研发人员：李龙，赵希辉，岳巍澎，刘海旭，王平，董文琦，任巍曦，王铮，史学伟，臧鹏，马步云，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网新源张家口风光储示范电站有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11