本发明专利技术公开了一种基于风电的电能质量串联补偿方法，其包括步骤：采用风力发电机将风能转化为交流电输出；采用整流模块将风力发电机输出的交流电转换为稳定的直流电，并对整流模块进行最大功率跟踪控制以使整流模块输出的直流电有功功率最大；将整流模块输出的直流电转变为交流电；检测电网电压，若电网发生压降，则控制H桥逆变单元输出交流电对电网压降进行补偿。相应地，本发明专利技术还公开了一种基于风电的电能质量串联补偿装置，其包括：风力发电机、整流模块、H桥逆变单元、并网逆变器以及控制器等。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种基于风电的电能质量串联补偿方法，其包括步骤：采用风力发电机将风能转化为交流电输出；采用整流模块将风力发电机输出的交流电转换为稳定的直流电，并对整流模块进行最大功率跟踪控制以使整流模块输出的直流电有功功率最大；将整流模块输出的直流电转变为交流电；检测电网电压，若电网发生压降，则控制H桥逆变单元输出交流电对电网压降进行补偿。相应地，本专利技术还公开了一种基于风电的电能质量串联补偿装置，其包括：风力发电机、整流模块、H桥逆变单元、并网逆变器以及控制器等。【专利说明】基于风电的电能质量串联补偿方法及装置
本专利技术涉及一种电网电压补偿方法及装置，尤其涉及一种基于风电的电能质量串联补偿方法及装置。
技术介绍
发达国家对电能质量水平的要求很高，电能质量问题不仅会给工业界带来很大的经济损失，如停工和再启动导致生产成本增加，损坏反应灵敏设备，报废半成品，降低产品质量，造成营销困难而损害公司形象及和用户的良好商业关系等，而且也会给医疗等重要用电部门的设备带来危害，引起严重的生产和运行事故。美国电力研究院(EPRI)研究显示，电能质量问题每年导致美国工业在数据、材料和生产力上的损失达300亿美元(Electric Power Research Institute, 1999);在新加坡,每次电压瞬间下降都会造成超过100万新元的经济损失。随着我国高科技工业的迅速发展，对电能质量水平的要求也越来越高，电压骤降(陷落、跌落)是其中的主要问题，电压陷落不仅会引起电力系统的电压质量问题，也会危及用电设备的安全工作。电力系统故障、大型电机启动、支路电路短路等都会引起电压陷落，虽然电压陷落时间短，但是它会引起工业过程的中断或停工，而所引起工业过程的停工时间远远大于电压陷落事故的本身时间，因此所造成的损失很大。电压陷落的特征是电源电压骤然下降至10%到90%的正常电压值并持续0.5到50个周期。传统的方法，如电压调节器并不能解决这些问题，而不间断电源UPS装置虽能解决这些问题，但是其成本和运行费用都极其昂贵。为了解决上述问题，国内外对动态电压补偿器开展了研究。相比于UPS，动态电压补偿器能有效解决电压骤降的问题，但是，储能问题一直困扰着动态电压补偿器的研究，虽然有人提出最小能量注入法等先进的方法，但是额外的储能始终影响其进一步推广、发展。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于风电的电能质量串联补偿方法，该方法将风力发电机输出的电能用于电网电能质量串联补偿，从而不需要设置额外的储能元件，同时还能确保电网电压保持稳定不变，从而保护电网负荷，减少因电网电能质量问题所造成的损失。本专利技术的另一目的在于提供一种基于风电的电能质量串联补偿装置。为了实现上述目的，本专利技术提出了一种基于风电的电能质量串联补偿方法，其包括步骤:采用风力发电机将风能转化为交流电输出；采用整流模块将风力发电机输出的交流电转换为一稳定的直流电，并对整流模块进行最大功率跟踪控制以使整流模块输出的直流电有功功率最大；采用H桥逆变单元和并网逆变器将整流模块输出的直流电转变为交流电；检测电网电压并根据检测结果判断是否进行压降补偿:若电网发生压降，则控制H桥逆变单元输出交流电对电网压降进行串联补偿；若电网未发生压降，则控制H桥逆变单元输出交流电电压为零，且控制并网逆变器将交流电注入电网。本专利技术所述的基于风电的电能质量串联补偿方法充分利用了绿色环保的风能，在电网电压发生压降时，将风能转化成的电能作为能量来源对电网电压进行补偿，而不必设置额外的储能元件，从而保证了电网发生压降时的快速响应，保证负荷电压不受电网故障的影响。具体来说，当电网未发生压降时，控制器控制并网逆变器将风能转换的交流电并入电网，控制器控制H桥逆变单元向电网输出的补偿电压Uj为零；当电网发生压降时，则控制H桥逆变单元向电网输出补偿电压Uj=Usc1-Us1，其中Ustl为电网正常时的电压值，Us1为电网发生压降时的电压值，同时将风能转换得到的剩余电能通过并网逆变器注入到电网中。另外，还存在一种特殊情况，当风能转换的电能不足以对电网的压降进行补偿时，并网逆变器会从电网取电以自动维持直流母线电压稳定。进一步地，所述对整流模块进行最大功率跟踪控制的步骤为:检测整流模块输出的有功功率，判断本次输出的有功功率是否大于上次输出的有功功率，若判断为是，则增大风力发电机的转速，若判断为否，则维持风力发电机的转速不变。更进一步地，在上述基于风电的电能质量串联补偿方法中，分别采用直流电流检测装置和直流电压检测装置检测整流模块输出的直流电的电流Iw和电压Uv,以获得整流模块输出的有功功率Pw=UwX Iw。其中，直流电流检测装置可以采用直流电流传感器。直流电压检测装置可以采用直流电压传感器。在上述基于风电的电能质量串联补偿方法中，可以采用交流电压互感器检测电网电压。相应地，本专利技术还提供了一种基于风电的电能质量串联补偿装置，其包括:风力发电机,其将风力转化为交流电输出；整流模块，其输入端与所述风力发电机连接，将风力发电机输出的交流电转换为直流电输出；H桥逆变单元，其直流母线与所述整流模块的输出端连接，将整流模块输出的直流电转换为交流电；并网逆变器，其直流母线与H桥逆变单元的直流母线连接，将整流模块输出的直流电转换为交流电，并网逆变器的输出端用于与电网连接；直流电流检测装置，其与整流模块的输出端连接，以检测整流模块输出的电流；直流电压检测装置，其与整流模块输出端的连接，以检测整流模块输出的电压；交流电压检测装置，其用以与电网连接，以检测电网的电压；控制器，其分别与所述直流电流检测装置、直流电压检测装置、整流模块和风力发电机连接，接收直流电流检测装置和直流电压检测装置传输的直流电流值和直流电压值，调节风力发电机的转速以对整流模块进行最大功率跟踪控制；所述控制器还与交流电压检测装置、H桥逆变单元和并网逆变器连接，接收交流电压检测装置传输的交流电压值判断电网的工作状态，以控制H桥逆变单元输出交流电压对电网电压进行串联补偿或是控制并网逆变器将交流电注入电网。进一步地，在上述基于风电的电能质量串联补偿装置中，所述控制器可以包括数字信号处理器或单片机或计算机。进一步地，在上述基于风电的电能质量串联补偿装置中，所述直流电流检测装置包括直流电流传感器。进一步地，在上述基于风电的电能质量串联补偿装置中，所述直流电压检测装置包括直流电压传感器。进一步地，上述基于风电的电能质量串联补偿装置还包括变压器，该变压器的初级线圈与所述H桥逆变单元的输出端连接，该变压器的次级线圈用于串接在电网中。进一步地，在上述基于风电的电能质量串联补偿装置中，所述交流电压检测装置包括交流电压传感器。本专利技术所述的基于风电的电能质量串联补偿方法将风力发电机输出的电能用于电网电能质量串联补偿，解决了电网电压补偿的储能问题，当电网电压出现压降故障时，利用风力发电机输出的电能输出相应的电压量补偿电网电压的差值，确保电网电压不变化，从而保护了电网负荷，减少了因电网电能质量问题所造成的损失。本专利技术所述的基于风电的电能质量串联补偿装置同样具有上述效果。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术所述的基于风电的电能质量串联补偿装置在一种实施方式下的结构框图。图2为本专利技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于风电的电能质量串联补偿方法，其特征在于，包括步骤：采用风力发电机将风能转化为交流电输出；采用整流模块将风力发电机输出的交流电转换为稳定的直流电，并对整流模块进行最大功率跟踪控制以使整流模块输出的直流电有功功率最大；采用H桥逆变单元和并网逆变器将整流模块输出的直流电转变为交流电；检测电网电压并根据检测结果判断是否进行压降补偿：若电网发生压降，则控制H桥逆变单元输出交流电对电网压降进行串联补偿；若电网未发生压降，则控制H桥逆变单元输出交流电电压为零，且控制并网逆变器将交流电注入电网。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：孙岳，李永旭，吴传涛，卢之男，邵光磊，马进，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司聊城供电公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：
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