一种电能质量调节装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电能质量调节技术方法，旨在提供一种电能质量调节装置及其控制方法，其技术方案要点是包括并联有源滤波器、直流母线温压单元和EMS能量管理系统，并联有源滤波器包括分布式光伏列阵、MPPTDC/DC变换器和并联逆变器，直流母线稳压单元包括锂电池组、BMS电池管理单元和双向DCDC变换器，EMS能量管理系统包括信号采集模块、数据计算分析模块和信号控制模块，MPPTDC/DC变换器设置为Boost

【技术实现步骤摘要】
一种电能质量调节装置及其控制方法


[0001]本专利技术涉及电能质量调节
，更具体地说，它涉及一种电能质量调节装置及其控制方法。

技术介绍

[0002]集负荷、电源及其调节手段为一体的微电网是新型电力系统除主网外最重要的新能源网架形式之一。微电网是包括分布式发电能源、能量变换装置、储能装置、负载等组成的小型电力系统。在接入微电网的可再生能源中，光伏发电和风力发电发展最快。由多组光伏、风能组成的微电网，从电能质量角度来看，相对于传统配电网，由于分布式电源的复杂性和不确定性将导致含微网的配电网容易产生电能质量问题。目前，在电网接纳能力不足的情况下，伴随着大比例或大功率分布式可再生能源的接入，对现有配电网的电能质量造成一些影响,主要体现在：（1）发电具有波动性和间歇性由于可再生能源如光伏、风能等发电易受天气影响，容易引起电压的波动，导致并网电压随机波动较大、可调节性差。此外，微电网并网时会产生较大的冲击电流，导致电网频率发生偏差，还会引起电网电压波动与闪变，引起馈线中的潮流发生变化，影响到稳态电压分布和无功特 性，使电网的不可控性和调峰容量余度变大，同时微电网中大量单相分布式电源的存在，也增加了配电网的三相不平衡性。
[0003]（2）注入电网谐波影响大由于微电网需要逆变器等电力电子装置接入配电网，而逆变器会产生不同水平的谐波,随着微电网所占比例不断提升，对配电网的谐波影响也就越大。如果是一个谐波水平已经比较高的配电系统，微网中的分布式电源则可能会成为谐波的汇点，导致分布发电设备的损毁。
[0004]（3）无功补偿不足并网光伏发电的逆变器属于电力电子设备，通常只输出有功功率，不输出无功功率。微电网接入中、低压配电网中，由于接线方式，负荷波动等原因，导致目前并网运行的光伏电源无功电压支撑能力还不强。另外, 微电网接入改变了既有的配电网结构，单电源结构变成了双电源或多电源，电网潮流趋于复杂多变，使得电网潮流更加难以控制。
[0005]目前国内外巳经被广泛使用的应用于传统配网的电能质量治理技术主要包括：（1）动态无功补偿技术，如静止无功补偿器（SVC）；（2）有源电力滤波技术，如有源电力滤波器（APF）；（3）动态电压恢复技术，如动态电压恢复器（DVR）。SVC可以解决系统无功不足所带来的电压跌落和三相不平衡等问题，APF可以解决电流谐波和三相不平衡等问题，DVR可以解决电压暂升暂降和电压谐波等问题。目前大多数电能治理设备往往注重于某一项特定的指标，在配电网稳定情况下，基本都可以满足电能治理要求。但是对于含有微电网的配网的电能质量治理，单一或多个电能质量治理装置松散合并的方式已经难以满足要求。
[0006]本专利技术专利提出了一种新的基于并联有源滤波器加储能的电能质量调节装置，架
构上类似DVR+PAPF及动态电压恢复器加并联有源滤波器的组合，但是DVR+PAPF不同的是，本专利技术专利提出的装置在结构上采用统一的能源管理系统也就是EMS进行能量监测和控制，比目前市场上DVR+PAPF的松散组合在谐波检测和治理方面更加有效，并且在直流母线侧加入了储能装置，相比SVG具有更高的电能补偿容量和更稳定的电压暂降补偿方法。
[0007]同时针对分布式光伏阵列具有间断性， 波动性，其逆变器直接接入配电网易造成电网谐波增加，各类非线性、冲击性负载的变动极易导致电网谐波变化。对于多变量、非线性时变的配电网电能质量控制系统，传统PI控制参数不能随着被控对象的状态改变而进行优化，导致控制性能不佳等问题，本专利技术专利提出一种基于PI反馈优化处理单元改进型PAPF谐波电流检测算法，对PAPF滤波器的PI参数进行优化，使其对谐波检测的响应快，鲁棒性强，解决当前基于DVR+PAPF架构的电能质量调节器参数难以适应变化环境的问题，大大提高电能质量调节器在谐波信号检测精度、宽度与补偿性能。

技术实现思路

[0008]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种电能质量调节装置及其控制方法。
[0009]为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种电能质量调节装置，包括并联有源滤波器、直流母线温压单元和EMS能量管理系统，所述并联有源滤波器包括分布式光伏列阵、MPPTDC/DC变换器和并联逆变器，所述直流母线稳压单元包括锂电池组、BMS电池管理单元和双向DCDC变换器，所述EMS能量管理系统包括信号采集模块、数据计算分析模块和信号控制模块，所述并联有源滤波器设置于市电电源与用户侧电源的并网点上，所述直流母线稳压单元与并联有源滤波器连接，所述直流母线稳压单元、并联有源滤波器均与EMS能量管理系统连接。
[0010]本专利技术进一步设置为：所述分布式光伏阵列通过MPPT DCDC变换器、并联逆变器与EMS能量管理系统连接，且用于对并联有源滤波器提供工作电源，所述并联逆变器分别与市电电源、直流母线稳压单元连接，所述并联有源滤波器用于在EMS能量管理系统集中控制下，按照指令要求向直流母线稳压单元的锂电池组进行充电。
[0011]本专利技术进一步设置为：所述锂电池组通过BMS电池管理单元与EMS能量管理系统连接，所述双向DCDC变换器分别连接EMS能量管理系统连接和并联有源滤波器，所述锂电池组用于通过双向DCDC变换器向用户侧补偿电流提供有功功率以及作为负载储存分布式光伏阵列产生的能量。
[0012]本专利技术进一步设置为：所述EMS能量管理系统用于对谐波信号进行实时采集，并通过分析计算后产生控制指令去控制有源并联滤波器和直流母线稳压单元产生补偿的信号去消除用户侧的谐波。
[0013]本专利技术进一步设置为：所述信号采集模块用于采集并联逆变器直流侧的输入电压和电流、并联逆变器交流侧的输出电压和电流、用户侧交流母线的电压和电流、MPPTDC/DC变换器的输入输出两侧的电压和电流、储能电池双向DCDC变换器两侧的输入电压和电流和储能电池BMS输出的荷电状态参数，信号采集模块将上述模拟信号通过模数转换器后发送给数据分析和计算模块。
[0014]本专利技术进一步设置为：所述MPPTDC/DC变换器设置为Boost
‑
Buck非隔离型MPPTDC/
DC变换器，且用于分布式光伏列阵对锂电池组的充电，所述充电电路中，Boost和Buck通过隔离变压器连接，前级Boost电路使用MPPT控制策略，用于控制光伏阵列电池工作在最大功率点，隔离之前采用全桥电路实现功率转换；后级Buck电路使用最大功率转移跟踪MPTT充电策略，用于控制锂电池组的充电电流且将分布式光伏列阵产生的能量充入锂电池组中。
[0015]本专利技术进一步设置为：所述MPPT充电策略包括以下阶段，第一阶段，充电初期，锂电池组电压极低，此时短时接入限流电阻进行限流充电，使锂电池组端电压快速上升；第二阶段，限流充电结束后，以略低于最大的充电电流进行恒流充电；第三阶段，在锂电池组端电压升到直流母线双向DCDC变换器所需最小输入电压门限后，使用恒功率充电。
[0016]本专利技术进一步设置为：一种电能质量调节装置的控制方法，包括以下步骤，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电能质量调节装置，其特征在于：包括并联有源滤波器、直流母线温压单元和EMS能量管理系统，所述并联有源滤波器包括分布式光伏列阵、MPPTDC/DC变换器和并联逆变器，所述直流母线稳压单元包括锂电池组、BMS电池管理单元和双向DCDC变换器，所述EMS能量管理系统包括信号采集模块、数据计算分析模块和信号控制模块，所述并联有源滤波器设置于市电电源与用户侧电源的并网点上，所述直流母线稳压单元与并联有源滤波器连接，所述直流母线稳压单元、并联有源滤波器均与EMS能量管理系统连接。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：所述分布式光伏阵列通过MPPT DCDC变换器、并联逆变器与EMS能量管理系统连接，且用于对并联有源滤波器提供工作电源，所述并联逆变器分别与市电电源、直流母线稳压单元连接，所述并联有源滤波器用于在EMS能量管理系统集中控制下，按照指令要求向直流母线稳压单元的锂电池组进行充电。3.根据权利要求2所述的一种电能质量调节装置，其特征在于：所述锂电池组通过BMS电池管理单元与EMS能量管理系统连接，所述双向DCDC变换器分别连接EMS能量管理系统连接和并联有源滤波器，所述锂电池组用于通过双向DCDC变换器向用户侧补偿电流提供有功功率以及作为负载储存分布式光伏阵列产生的能量。4.根据权利要求3所述的一种电能质量调节装置，其特征在于：所述EMS能量管理系统用于对谐波信号进行实时采集，并通过分析计算后产生控制指令去控制有源并联滤波器和直流母线稳压单元产生补偿的信号去消除用户侧的谐波。5.根据权利要求4所述的一种电能质量调节装置，其特征在于：所述信号采集模块用于采集并联逆变器直流侧的输入电压和电流、并联逆变器交流侧的输出电压和电流、用户侧交流母线的电压和电流、MPPTDC/DC变换器的输入输出两侧的电压和电流、储能电池双向DCDC变换器两侧的输入电压和电流和储能电池BMS输出的荷电状态参数，信号采集模块将上述模拟信号通过模数转换器后发送给数据分析和计算模块。6.根据权利要求5所述的一种电能质量调节装置，其特征在于：所述MPPTDC/DC变换器设置为Boost
‑
Buck非隔离型MPPTDC/DC变换器，且用于分布式光伏列阵对锂电池组的充电，所述充电电路中，Boost和Buck通过隔离变压器连接，前级Boost电路使用MPPT控制策略，用于控制光伏阵列电池工作在最大功率点，隔离之前采用全桥电路实现功率转换；后级Buck电路使用最大功率转移跟踪MPTT充电策略，用于控制锂电池组的充电电流且将分布式光伏列阵产生的能量充入锂电池组中。7.根据权利要求6所述的一种电能...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱敏捷，李海波，邹宏亮，王雪燕，何昕奕，钱鹤鸣，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司台州供电公司台州宏创电力集团有限公司，
类型：发明
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