一种电力系统及其电能质量调节装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种电力系统及其电能质量调节装置，电能质量调节装置包括储能元件、DC/DC变换器和DC/AC变换器；DC/AC变换器的交流侧用于与交流电网的交流母线并联，直流侧连接所述储能元件；DC/DC变换器的其中一侧与直流系统的直流母线串联，另一侧连接所述储能元件；还包括控制器，控制器连接DC/DC变换器和DC/AC变换器；控制器通过控制DC/AC变换器对交流母线进行补偿，通过控制DC/DC变换器使直流母线的电压保持稳定。本发明专利技术所提供的技术方案，能够对直流母线进行电压补偿和对交流母线进行电流补偿，实现对交流电网的电能质量治理，从而解决无法对交直流混合电力系统综合进行电能质量治理的问题。

A power system and its power quality regulating device

The invention provides a power system and its power quality regulating device, which comprises an energy storage element, a DC/DC converter and a DC/AC converter; an AC side of a DC/AC converter is used for parallel connection with an AC bus of an AC network, and a DC side is connected with the energy storage element; one side of a DC/DC converter is connected with a DC system. The DC bus is connected in series and the other side is connected with the energy storage element. The controller also includes a controller which connects the DC/DC converter and the DC/AC converter. The controller compensates the AC bus by controlling the DC/AC converter and keeps the voltage of the DC bus stable by controlling the DC/DC converter. The technical scheme provided by the invention can compensate the DC bus voltage and the AC bus current to realize the power quality control of the AC network, thereby solving the problem that the AC-DC hybrid power system can not be comprehensively treated.

【技术实现步骤摘要】
一种电力系统及其电能质量调节装置
本专利技术属于交直流电网控制
，具体涉及一种电力系统及其电能质量调节装置。
技术介绍
随着社会的进步和现代电力工业的迅速发展，电能已经成为人们日常生活中不可缺少的组成部分。并且电能作为目前应用最为广泛的能源，其应用程度也成为衡量一个国家发展水平的主要标志之一。随着科学技术和国民经济的发展，用电设备的种类越来越多。用电设备中的电力电子设备，尤其是带有整流电路的电力电子设备，在工作过程中会产生谐波和功率因数滞后等问题，对电网造成污染，导致电力系统的电能质量变差，可靠性降低。目前在电力系统中己经采用了许多设备来提高电能质量，例如APF、SVG、UPQC等，但这些设备的功能比较单一，仅能够交流电力系统进行调节，无法对交直流混合电力系统进行综合电能质量治理。
技术实现思路
本专利技术提供一种电力系统及其电能质量调节装置，用于解决现有技术中无法对交直流混合电力系统综合进行电能质量治理的问题。为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案是：装置方案1：一种电能质量调节装置，包括储能元件、DC/DC变换器和DC/AC变换器；所述DC/AC变换器的交流侧用于与交流电网的交流母线并联，直流侧连接所述储能元件；所述DC/DC变换器的其中一侧用于与直流系统的直流母线串联，另一侧连接所述储能元件；还包括控制器，控制器连接所述DC/DC变换器和DC/AC变换器；所述控制器通过控制DC/AC变换器的工作状态对交流母线进行补偿，通过控制DC/DC变换器的工作状态使直流母线的电压保持稳定。本专利技术所提供的技术方案，储能元件通过DC/DC变换器串联在直流电网的直流母线中，能够对直流母线进行电压补偿，通过DC/AC变换器连接交流电网的交流母线，能够对交流母线进行电流补偿，实现对交流电网的电能质量治理，从而解决无法对交直流混合电力系统综合进行电能质量治理的问题。装置方案2：在装置方案1的基础上，所述储能元件为电容器。装置方案3：在装置方案1或2的基础上，所述控制器连接有交流电压互感器和交流电流互感器，交流电压互感器和交流电流互感器用于检测交流电网中交流母线的电压和电流。装置方案4：在装置方案1或2的基础上，所述控制器连接有直流电压传感器和直流电流传感器，直流电压传感器和直流电流传感器用于检测直流电网中直流母线的电压和电流。系统方案1：一种电力系统，包括直流电网和交流电网，直流电网设置有直流母线，交流电网设置有交流母线；还包括电能质量调节装置；所述电能质量调节装置包括储能元件、DC/DC变换器和DC/AC变换器；所述DC/AC变换器的交流侧与交流电网的交流母线并联，直流侧连接所述储能元件；所述DC/DC变换器的其中一侧与直流系统的直流母线串联，另一侧连接所述储能元件；还包括控制器，控制器连接所述DC/DC变换器和DC/AC变换器；所述控制器通过控制DC/AC变换器的工作状态对交流母线进行补偿，通过控制DC/DC变换器的工作状态使直流母线的电压保持稳定。系统方案2：在系统方案1的基础上，所述储能元件为电容器。系统方案3：在系统方案1或2的基础上，所述控制器连接有交流电压互感器和交流电流互感器，交流电压互感器和交流电流互感器用于检测交流电网中交流母线的电压和电流。系统方案4：在系统方案1或2的基础上，所述控制器连接有直流电压传感器和直流电流传感器，直流电压传感器和直流电流传感器用于检测直流电网中直流母线的电压和电流。附图说明图1为实施例中电力系统的结构原理图；图2为实施例中电力系统的控制逻辑图；图3为实施例中电力系统直流母线电压调整和交流母线电能治理的效果图。具体实施方式本专利技术提供一种电力系统及其电能质量调节装置，用于解决现有技术中无法对交直流混合电力系统综合进行电能质量治理的问题。为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案是：一种电能质量调节装置，包括储能元件、DC/DC变换器和DC/AC变换器；所述DC/AC变换器的交流侧用于与交流电网的交流母线并联，直流侧连接所述储能元件；所述DC/DC变换器的其中一侧用于与直流系统的直流母线串联，另一侧连接所述储能元件；还包括控制器，控制器连接所述DC/DC变换器和DC/AC变换器；所述控制器通过控制DC/AC变换器的工作状态对交流母线进行补偿，通过控制DC/DC变换器的工作状态使直流母线的电压保持稳定。下面结合具体实施方式对本专利技术的技术方案作进一步说明。本实施例提供一种电力系统，其结构原理如图1所示，包括交流电网和直流电网，交流电网中设置有交流母线，直流电网中设置有直流母线，交流母线和直流母线上分别设置有相应的负载设备、储能元件和发电设备，且交流母线和直流母线之间通过变换设备连接，交流电网中的电能通过变换设备变换成为直流电后输送到直流电网中的直流母线，或者交流电网中的电能通过变换设备转换成为交流电后输送到交流电网中的交流母线。为了保证电力系统的电能质量，在电力系统中设置有电能质量调节装置，电能质量调节装置包括储能元件，DC/DC变换器，DC/AC变换器和控制器。DC/DC变换器的其中一侧的正极连接直流电网的直流母线，负极连接变换设备，即该侧与直流母线串联设置；DC/DC变换器的另一侧连接储能元件。DC/AC变换器的直流侧连接储能元件，交流侧连接交流电网的交流母线，即交流侧与交流母线并联设置。在交流电网的交流母线处设置有交流电压互感器和交流电流互感器，在直流电网的直流母线上设置有直流电压传感器和直流电流传感器，控制器连接各交流电压互感器、交流电流互感器、直流电压传感器和直流电流传感器，获取各交流母线和直流母线的电压和电流。控制器还连接DC/DC变换器和DC/AC变换器的控制部分，控制DC/DC变换器和DC/AC变换器的工作状态。本实施例所提供的电力系统，其电能质量调节装置对交流电网的电流谐波污染、三相不平衡、无功缺额等电能质量问题进行治理，对直流电网的电压暂降、电压中断进行补偿，控制逻辑如图2所示，具体方法为：对直流母线的电压补偿：控制器通过直流电流传感器和直流电压传感器检测直流电网中直流母线的电压和电流，当直流母线的电压出现跌落时，或者当直流母线的电压出现中断时，计算出直流母线电压的缺额量，即需要为直流母线提供多少电压才能够使直流母线的电压恢复正常；然后直流母线电压缺额量与DC/DC变换器当前输出电压之间的关系，生成用于对DC/DC变换器进行PI控制的PWM脉冲波，并采用该PWM脉冲波控制DC/DC变换器的开断，将储能装置中的电能转化为相应等级的电压，对直流母线进行电压补偿。对交流母线的电能治理：控制器通过交流电压互感器和交流电流互感器检测交流电网中交流母线的电压和电流，计算得到交流母线的谐波补偿量、三相不平衡补偿量和无功补偿量，然后根据各补偿量与DC/AC变换器当前输出电流之间的关系，生成用于对DC/AC变换器进行PI控制的PWM脉冲波，并采用该PWM脉冲波控制DC/AC变换器的开断，将储能装置中的电能转化为相应等级的电流，对交流母线进行电流补偿。本实施例提供的电力系统，其电能质量调节装置对直流母线的调压调节和对交流母线的无功补偿效果如图3所示。初始时刻交流母线电流含有谐波，且直流母线电压稳定在1500V；在t1时刻通过PWM波控制DC/AC变换器的输出电流，对交流母线进行谐本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电能质量调节装置，其特征在于，包括储能元件、DC/DC变换器和DC/AC变换器；所述DC/AC变换器的交流侧用于与交流电网的交流母线并联，直流侧连接所述储能元件；所述DC/DC变换器的其中一侧用于与直流系统的直流母线串联，另一侧连接所述储能元件；还包括控制器，控制器连接所述DC/DC变换器和DC/AC变换器；所述控制器通过控制DC/AC变换器的工作状态对交流母线进行补偿，通过控制DC/DC变换器的工作状态使直流母线的电压保持稳定。

【技术特征摘要】
2018.03.15 CN 20181021543371.一种电能质量调节装置，其特征在于，包括储能元件、DC/DC变换器和DC/AC变换器；所述DC/AC变换器的交流侧用于与交流电网的交流母线并联，直流侧连接所述储能元件；所述DC/DC变换器的其中一侧用于与直流系统的直流母线串联，另一侧连接所述储能元件；还包括控制器，控制器连接所述DC/DC变换器和DC/AC变换器；所述控制器通过控制DC/AC变换器的工作状态对交流母线进行补偿，通过控制DC/DC变换器的工作状态使直流母线的电压保持稳定。2.根据权利要求1所述的一种电能质量调节装置，其特征在于，所述储能元件为电容器。3.根据权利要求1或2所述的一种电能质量调节装置，其特征在于，所述控制器连接有交流电压互感器和交流电流互感器，交流电压互感器和交流电流互感器用于检测交流电网中交流母线的电压和电流。4.根据权利要求1或2所述的一种电能质量调节装置，其特征在于，所述控制器连接有直流电压传感器和直流电流传感器，直流电压传感器和直流电流传感器用于检测直流电网中直流母...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭宝甫，罗开明，徐军，李瑞生，马红伟，张敬安，刘洋，
申请(专利权)人：许继集团有限公司，许昌许继软件技术有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41