一種異步發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行穩(wěn)壓系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種異步發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行穩(wěn)壓系統(tǒng)，包括信號(hào)采樣模塊、控制器、磁能再生開關(guān)，其中信號(hào)采樣模塊采集微電網(wǎng)的線電壓與相電流信號(hào)，并傳輸至控制器，當(dāng)微電網(wǎng)線電壓下降，控制器控制磁能再生開關(guān)輸出的容性無功增大，以平衡系統(tǒng)的感性無功，當(dāng)微電網(wǎng)線電壓上升，控制器控制磁能再生開關(guān)輸出的容性無功減小，以減少系統(tǒng)中過剩的容性無功；磁能再生開關(guān)，其一端與微電網(wǎng)相連，另一端與控制器相連，接收控制器發(fā)出的指令，按照指令增大或減小輸出的容性無功。本實(shí)用新型的系統(tǒng)，其能夠快速跟蹤電網(wǎng)電壓，能有效防止電壓跌落。
【專利說明】一種異步發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行穩(wěn)壓系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電網(wǎng)電壓控制與無功補(bǔ)償【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種異步發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行穩(wěn)壓系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著煤炭、石油等傳統(tǒng)礦物質(zhì)能源的日漸短缺，開發(fā)利用新能源也已成為世界各國能源戰(zhàn)略發(fā)展的主要方向。充分利用本地環(huán)境特點(diǎn)，建設(shè)基于多種能源發(fā)電、容量較小且安裝靈活的建筑物、海島或社區(qū)小型供電網(wǎng)絡(luò)(即微電網(wǎng))，既有利于減輕電網(wǎng)供電壓力，又有利于資源合理利用，是開發(fā)利用新能源以緩解能源短缺的重要辦法。將異步發(fā)電機(jī)應(yīng)用于微電網(wǎng)中，能夠大大降低成本，且具有易于維護(hù)、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，因此，研究異步發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行的電壓控制問題對(duì)微電網(wǎng)的建設(shè)具有十分顯著的意義。
[0003]異步發(fā)電機(jī)的輸出電壓隨負(fù)載的增大而降低，其負(fù)載特性極大地限制了其應(yīng)用。通過增大并聯(lián)勵(lì)磁電容能夠有效地預(yù)防電壓跌落，但是負(fù)載大小隨機(jī)改變，不可預(yù)測(cè)，通過并聯(lián)多組勵(lì)磁電容來穩(wěn)定電壓并不能隨著負(fù)載大小的改變而改變，不能起到良好的效果。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種異步發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行穩(wěn)壓系統(tǒng)，其能夠快速跟蹤電網(wǎng)電壓，能有效防止電壓跌落。
[0005]本實(shí)用新型的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0006]一種異步發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行穩(wěn)壓系統(tǒng)，包括信號(hào)采樣模塊、控制器、磁能再生開關(guān)，其中
[0007]信號(hào)米樣模塊，包含電壓米樣裝置一、電流米樣裝置一，電壓米樣裝置一的一端與微電網(wǎng)相連，采樣微電網(wǎng)兩路線電壓信號(hào)，并將線電壓信號(hào)傳輸至與其另一端相連的控制器；電流米樣裝置一的一端與微電網(wǎng)相連，米樣微電網(wǎng)三路相電流信號(hào)，并將相電流信號(hào)傳輸至與其另一端相連的控制器；
[0008]控制器，接收信號(hào)采樣模塊發(fā)送的微電網(wǎng)兩路線電壓信號(hào)、微電網(wǎng)三路相電流信號(hào)，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析、處理，發(fā)出相應(yīng)的指令:當(dāng)微電網(wǎng)負(fù)載增大時(shí)，微電網(wǎng)兩路線電壓下降，控制器控制磁能再生開關(guān)輸出的容性無功增大，以平衡系統(tǒng)的感性無功；當(dāng)微電網(wǎng)的負(fù)載減小時(shí)，微電網(wǎng)兩路線電壓上升，控制器控制磁能再生開關(guān)輸出的容性無功減小，以減少系統(tǒng)中過剩的容性無功，由此達(dá)到維持微電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定的目的；
[0009]磁能再生開關(guān)，其一端與微電網(wǎng)相連，另一端與控制器相連，接收控制器發(fā)出的指令，按照指令增大或減小輸出的容性無功。
[0010]所述的磁能再生開關(guān)由三組單相磁能再生開關(guān)單元按Λ形首尾依次連接，且并聯(lián)接入微電網(wǎng)的三相電線，其中單相磁能再生開關(guān)單元包含一個(gè)電抗器、一個(gè)直流電容器和四個(gè)絕緣柵雙極型晶體管，且四個(gè)絕緣柵雙極型晶體管按全橋式連接，與電容并聯(lián)后再與電抗器串聯(lián)。諧波量的大小評(píng)價(jià)是電能質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，諧波量過大會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)功耗增大，電機(jī)等設(shè)備的穩(wěn)定性降低，而三組單相磁能再生開關(guān)單元按Λ形首尾依次連接能減小磁能再生開關(guān)在運(yùn)行過程中注入微電網(wǎng)的三次諧波量，減小系統(tǒng)功耗、提高設(shè)備穩(wěn)定性。
[0011]所述的單相磁能再生開關(guān)單元還包含電容過電壓保護(hù)裝置，由一個(gè)絕緣柵雙極型晶體管和一個(gè)電阻串聯(lián)后與電容并聯(lián)而成，且絕緣柵雙極型晶體管的集電極與電容正極相連，發(fā)射極與電容負(fù)極相連。當(dāng)單相磁能再生開關(guān)單元的電容過電壓時(shí)，控制器首先發(fā)出信號(hào)關(guān)斷兩橋臂上的絕緣柵雙極型晶體管，然后通過電容過電壓保護(hù)裝置的絕緣柵雙極型晶體管放電，使電容電壓降至安全范圍，避免電容過壓擊穿，起到保護(hù)電容的作用。
[0012]所述的信號(hào)采樣模塊還包含電壓采樣裝置二，電壓采樣裝置二的一端與磁能再生開關(guān)相連，采樣磁能再生開關(guān)的電容電壓信號(hào)，并將電容電壓信號(hào)傳輸至與其另一端相連的控制器?？刂破魍ㄟ^電壓采樣裝置二采樣的電容電壓信號(hào)來判斷各個(gè)單相磁能再生開關(guān)單元的電容是否過電壓。
[0013]所述的信號(hào)采樣模塊還包含電流采樣裝置二，電流采樣裝置二的一端與磁能再生開關(guān)相連，采樣磁能再生開關(guān)的電流信號(hào)，并將電流信號(hào)傳輸至與其另一端相連的控制器，控制器接收到電流采樣裝置二發(fā)出的電流信號(hào)后，將它的大小I與額定電流Imax進(jìn)行比較:若Imax〈I〈2Imax，則控制器發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)通過減小微電網(wǎng)電壓的移相角β或增大磁能再生開關(guān)最小電容電壓V_in來減小電流I，若1>21_，則控制器切斷磁能再生開關(guān)并停機(jī)檢測(cè)。使磁能再生開關(guān)能夠穩(wěn)定工作。
[0014]所述的異步發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行穩(wěn)壓系統(tǒng)還包括交流斷流器，交流斷流器的一端與異步發(fā)電機(jī)相連，另一端與微電網(wǎng)相連，同時(shí)接收控制器發(fā)出的指令，執(zhí)行交流斷流器的斷開或閉合，從而控制異步發(fā)電機(jī)的投入數(shù)量，當(dāng)微電網(wǎng)頻率降低、恒定不變、升高，控制器則發(fā)出相應(yīng)的指令分別增大、保持和減小異步發(fā)電機(jī)組的投入量，交流斷流器閉合，異步發(fā)電機(jī)組投入運(yùn)行。通過控制異步發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行數(shù)量，提高系統(tǒng)效率，從而保障系統(tǒng)穩(wěn)定。
[0015]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0016]A、能夠?qū)崿F(xiàn)等效勵(lì)磁電容大小的連續(xù)改變，能隨著負(fù)載的隨機(jī)變化而變化，能夠快速跟蹤電網(wǎng)電壓，能有效防止電壓跌落，從而保證異步發(fā)電機(jī)組保持穩(wěn)定運(yùn)行，且具有較大的變化范圍。
[0017]B、對(duì)異步發(fā)電機(jī)組的并聯(lián)運(yùn)行極為有利，它可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)無功功率控制，且非常容易實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定，用于電網(wǎng)穩(wěn)壓的可靠性非常高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型一種異步發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行穩(wěn)壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為圖1所述系統(tǒng)的磁能再生開關(guān)的局部放大圖；
[0020]圖3為圖1所述系統(tǒng)的控制器的局部放大圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]如圖1、2、3，一種異步發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行穩(wěn)壓系統(tǒng)，包括信號(hào)采樣模塊1、控制器
2、磁能再生開關(guān)3、交流斷流器4，其中
[0022]信號(hào)采樣模塊I，包含電壓采樣裝置一 101、電流采樣裝置一 102、電壓采樣裝置二103、電流采樣裝置二 104，電壓采樣裝置一 101的一端與微電網(wǎng)相連，采樣微電網(wǎng)兩路線電壓信號(hào)，并將線電壓信號(hào)傳輸至與其另一端相連的控制器2 ;電流采樣裝置一 102的一端與微電網(wǎng)相連，采樣微電網(wǎng)三路相電流信號(hào)，并將相電流信號(hào)傳輸至與其另一端相連的控制器2 ;電壓采樣裝置二 103的一端與磁能再生開關(guān)3相連，采樣磁能再生開關(guān)3的電容電壓信號(hào)，并將電容電壓信號(hào)傳輸至與其另一端相連的控制器2 ;電流采樣裝置二 104的一端與磁能再生開關(guān)3相連，采樣磁能再生開關(guān)3的電流信號(hào)，并將電流信號(hào)傳輸至與其另一端相連的控制器2 ；
[0023]控制器2，接收信號(hào)采樣模塊I發(fā)送的微電網(wǎng)兩路線電壓信號(hào)、微電網(wǎng)三路相電流信號(hào)、磁能再生開關(guān)3的電流信號(hào)，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析、處理，發(fā)出相應(yīng)的指令:
[0024]當(dāng)微電網(wǎng)負(fù)載增大時(shí)，微電網(wǎng)兩路線電壓下降，控制器2控制磁能再生開關(guān)3輸出的容性無功增大，以平衡系統(tǒng)的感性無功；當(dāng)微電網(wǎng)的負(fù)載減小時(shí)，微電網(wǎng)兩路線電壓上升，控制器2控制磁能再生開關(guān)3輸出的容性無功減小，以減少系統(tǒng)中過剩的容性無功，由此達(dá)到維持微電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定的目的；
[0025]控制器2接收到磁能再生開關(guān)3的電容電壓信號(hào)后，當(dāng)單相磁能再生開關(guān)單元5的電容過電壓時(shí)，控制器2首先發(fā)出信號(hào)關(guān)斷兩橋臂上的絕緣柵雙極型晶體管，然后通過電容過電壓保護(hù)裝置的絕緣柵雙極型晶體管放電，當(dāng)單相磁能再生開關(guān)單元5的電容在合理范圍時(shí)，控制器則根據(jù)對(duì)電網(wǎng)電壓的相位、幅值運(yùn)算結(jié)果，進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化與選擇；
[0026]控制器2接收到磁能再生開關(guān)3的電流信號(hào)后，將它的大小I與額定電流Imax進(jìn)行比較:若Imax〈I〈2Imax，則控制器2發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)通過減小微電網(wǎng)電壓的移相角β或增大磁能再生開關(guān)最小電容電壓V_in來減小電流I，若1>21_，則控制器2切斷磁能再生開關(guān)3并停機(jī)檢測(cè)，若KImax，控制器2則根據(jù)對(duì)微電網(wǎng)電壓的相位、幅值運(yùn)算結(jié)果，進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化與選擇；
[0027]磁能再生開關(guān)3，其一端與微電網(wǎng)相連，另一端與控制器2相連，接收控制器2發(fā)出的指令，按照指令增大或減小輸出的容性無功，磁能再生開關(guān)3由三組單相磁能再生開關(guān)單元5按Λ形首尾依次連接，且并聯(lián)接入微電網(wǎng)的三相電線，其中單相磁能再生開關(guān)單元5包含一個(gè)電抗器L、一個(gè)直流電容器C和四個(gè)絕緣柵雙極型晶體管U、V、X、Y，且四個(gè)絕緣柵雙極型晶體管按全橋式連接，與電容C并聯(lián)后再與電抗器L串聯(lián)；各個(gè)單相磁能再生開關(guān)單元5還包含電容過電壓保護(hù)裝置，如圖2，由一個(gè)絕緣柵雙極型晶體管T和一個(gè)電阻R串聯(lián)后與電容C并聯(lián)而成，且絕緣柵雙極型晶體管的集電極與電容C正極相連，發(fā)射極與電容C負(fù)極相連；
[0028]交流斷流器4，交流斷流器4的一端與異步發(fā)電機(jī)相連，另一端與微電網(wǎng)相連，同時(shí)接收控制器2發(fā)出的指令，執(zhí)行交流斷流器4的斷開或閉合，從而控制異步發(fā)電機(jī)的投入數(shù)量，當(dāng)微電網(wǎng)頻率降低、恒定不變、升高，控制器則發(fā)出相應(yīng)的指令分別增大、保持和減小異步發(fā)電機(jī)組的投入量，交流斷流器4閉合，異步發(fā)電機(jī)組投入運(yùn)行。
[0029]為了使異步發(fā)電機(jī)組輸出電壓達(dá)到額定值，進(jìn)一步使微電網(wǎng)電壓穩(wěn)定，異步發(fā)電機(jī)組的輸出端并聯(lián)定值勵(lì)磁電容6。
[0030]如圖3，所述的控制器2包含微電網(wǎng)相/頻監(jiān)測(cè)單元7、信號(hào)發(fā)生器8、坐標(biāo)變換器
9、比例積分控制器10、積分器11、比例放大器12、加法器13、比例積分器14、限幅器15、控制參數(shù)優(yōu)化單元16和過壓/過流檢測(cè)單元17，電壓采樣裝置一 101、電流采樣裝置一 102將采樣的信號(hào)Uab、Ubc、la、lb、Ic傳輸給微電網(wǎng)相/頻監(jiān)測(cè)單元7，微電網(wǎng)相/頻監(jiān)測(cè)單元7將經(jīng)過分析處理的信號(hào)輸入到信號(hào)發(fā)生器8 ;同時(shí)，微電網(wǎng)相/頻監(jiān)測(cè)單元7將兩路線電壓信號(hào)輸入坐標(biāo)變換器9，使三相靜止坐標(biāo)變換為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)，輸出的信號(hào)Ud經(jīng)比例積分控制器10與積分器11后，得到電網(wǎng)電壓相角Θ，然后將Θ作為坐標(biāo)變換器9的位置角與信號(hào)發(fā)生器8的參考相位；同時(shí)，坐標(biāo)變換器9的輸出信號(hào)Uq經(jīng)比例放大器12放大后作為變量與參考信號(hào)Uref通過加法器13求差，對(duì)誤差信號(hào)進(jìn)行比例積分器14和限幅器15后，輸入控制參數(shù)優(yōu)化單元16，經(jīng)過對(duì)參數(shù)的優(yōu)化選擇，將最佳控制參量微電網(wǎng)電壓的移相角β和磁能再生開關(guān)最小電容電壓V?in送給信號(hào)發(fā)生器8 ;同時(shí)，電壓采樣裝置二 103、電流采樣裝置二 104采樣的信號(hào)Vc-r、Vc-s、Vc-t、Ir、Is、It經(jīng)過過壓/過流檢測(cè)單元17后輸入到信號(hào)發(fā)生器8中，信號(hào)發(fā)生器8依次進(jìn)行保護(hù)信號(hào)判斷、頻率與開關(guān)狀態(tài)運(yùn)算后，分別輸出開關(guān)磁能再生開關(guān)控制信號(hào)、保護(hù)控制信號(hào)和機(jī)組投切信號(hào)。[0031]上述實(shí)施例為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種異步發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行穩(wěn)壓系統(tǒng)，其特征在于:包括信號(hào)采樣模塊、控制器、磁能再生開關(guān)，其中 信號(hào)采樣模塊，包含電壓采樣裝置一、電流采樣裝置一，電壓采樣裝置一的一端與微電網(wǎng)相連，采樣微電網(wǎng)兩路線電壓信號(hào)，并將線電壓信號(hào)傳輸至與其另一端相連的控制器；電流采樣裝置一的一端與微電網(wǎng)相連，采樣微電網(wǎng)三路相電流信號(hào)，并將相電流信號(hào)傳輸至與其另一端相連的控制器； 控制器，接收信號(hào)采樣模塊發(fā)送的微電網(wǎng)兩路線電壓信號(hào)、微電網(wǎng)三路相電流信號(hào)，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析、處理，發(fā)出相應(yīng)的指令:當(dāng)微電網(wǎng)負(fù)載增大時(shí)，微電網(wǎng)兩路線電壓下降，控制器控制磁能再生開關(guān)輸出的容性無功增大，以平衡系統(tǒng)的感性無功；當(dāng)微電網(wǎng)的負(fù)載減小時(shí)，微電網(wǎng)兩路線電壓上升，控制器控制磁能再生開關(guān)輸出的容性無功減小，以減少系統(tǒng)中過剩的容性無功，由此達(dá)到維持微電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定的目的； 磁能再生開關(guān)，其一端與微電網(wǎng)相連，另一端與控制器相連，接收控制器發(fā)出的指令，按照指令增大或減小輸出的容性無功。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異步發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行穩(wěn)壓系統(tǒng)，其特征在于，所述的磁能再生開關(guān)由三組單相磁能再生開關(guān)單元按Λ形首尾依次連接，且并聯(lián)接入微電網(wǎng)的三相電線，其中單相磁能再生開關(guān)單元包含一個(gè)電抗器、一個(gè)直流電容器和四個(gè)絕緣柵雙極型晶體管，且四個(gè)絕緣柵雙極型晶體管按全橋式連接，與電容并聯(lián)后再與電抗器串聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的異步發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行穩(wěn)壓系統(tǒng)，其特征在于，所述的單相磁能再生開關(guān)單元還包含電容過電壓保護(hù)裝置，由一個(gè)絕緣柵雙極型晶體管和一個(gè)電阻串聯(lián)后與電容并聯(lián)而成，且絕緣柵雙極型晶體管的集電極與電容正極相連，發(fā)射極與電容負(fù)極相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異步發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行穩(wěn)壓系統(tǒng)，其特征在于，所述的信號(hào)采樣模塊還包含電壓采樣裝置二，電壓采樣裝置二的一端與磁能再生開關(guān)相連，采樣磁能再生開關(guān)的電容電壓信號(hào)，并將電容電壓信號(hào)傳輸至與其另一端相連的控制器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異步發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行穩(wěn)壓系統(tǒng)，其特征在于，所述的信號(hào)采樣模塊還包含電流采樣裝置二，電流采樣裝置二的一端與磁能再生開關(guān)相連，采樣磁能再生開關(guān)的電流信號(hào)，并將電流信號(hào)傳輸至與其另一端相連的控制器，控制器接收到電流采樣裝置二發(fā)出的電流信號(hào)后，將它的大小I與額定電流Imax進(jìn)行比較:若Imax〈I〈2Imax，則控制器發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)通過減小微電網(wǎng)電壓的移相角β或增大磁能再生開關(guān)最小電容電壓V_in來減小電流I，若1>21_，則控制器切斷磁能再生開關(guān)并停機(jī)檢測(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異步發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行穩(wěn)壓系統(tǒng)，其特征在于，其還包括交流斷流器，交流斷流器的一端與異步發(fā)電機(jī)相連，另一端與微電網(wǎng)相連，同時(shí)接收控制器發(fā)出的指令，執(zhí)行交流斷流器的斷開或閉合，從而控制異步發(fā)電機(jī)的投入數(shù)量，當(dāng)微電網(wǎng)頻率降低、恒定不變、升高，控制器則發(fā)出相應(yīng)的指令分別增大、保持和減小異步發(fā)電機(jī)組的投入量，交流斷流器閉合，異步發(fā)電機(jī)組投入運(yùn)行。
【文檔編號(hào)】H02J3/38GK203522193SQ201320582604
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月18日
【發(fā)明者】康龍?jiān)? 魏業(yè)文, 趙先嫻, 齊如軍, 陶思念 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)