CN108493975A - 一种超级电容储能式电网负荷平衡装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种超级电容储能式电网负荷平衡装置及其控制方法，包括预充电电路、双向DC/AC变换电路、双向DC/DC变换电路、负载电流检测电路、控制***和超级电容器，其特征是所述的预充电电路与双向DC/AC变换电路相连接，双向DC/AC变换电路与双向DC/DC变换电路相连接，所述的超级电容器与双向DC/DC变换电路相连接，所述的负载电流检测电路、双向DC/AC变换电路、双向DC/DC变换电路与控制***相连接；本发明的有益之处是：实时检测电网的负载功率变化情况，控制超级电容器中的能量释放到电网中或者将电网的能量储存在超级电容器中，响应速度快，自动化程度高，减少负载突变对电网的冲击，保证整个电网稳定和安全。
Description
技术领域
本发明涉及电力设备技术领域，尤其涉及一种超级电容储能式电网负荷平衡装置。
背景技术
对于一些多个发电机机组构成的微电网或小容量电网，例如钻井平台，当出现电网负荷的突增或突减时，会造成电网的电压、频率等参数发生较大波动，降低了电网供电质量，甚至造成跳闸现象，严重影响用电安全。一些施工现场为了应对大容量负荷的冲击，不得不增大电网或发电机机组的容量，但是这会造成电网容量的浪费，利用率较低，增大了生产成本。现有技术中的电网负荷调节装置自动化程度低，响应速度慢，当出现负荷突变量和电网容量大小相当时，无法保证供电质量的稳定和安全。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种超级电容储能式电网负荷平衡装置及其控制方法，提供一种响应速度快、自动化程度高的电网负荷平衡装置。为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种超级电容储能式电网负荷平衡装置及其控制方法，包括预充电电路、双向DC/AC变换电路、双向DC/DC变换电路、负载电流检测电路、控制***和超级电容器，所述的预充电电路与双向DC/AC变换电路相连接，双向DC/AC变换电路与双向DC/DC变换电路相连接，所述的超级电容器与双向DC/DC变换电路相连接，所述的负载电流检测电路、双向DC/AC变换电路、双向DC/DC变换电路与控制***相连接。
进一步地，负载电流检测电路包括电流互感器和调理电路。
进一步地，预充电电路包括预充电开关、预充电电阻和短接开关，所述的预充电开关通过串联的方式与预充电电阻相连接，预充电开关、预充电电阻通过并联的方式与短接开关相连接。
进一步地，双向DC/AC变换电路包括功率变换器件IGBT和电抗器，所述的功率变换器件IGBT和电抗器组成三相桥式逆变电路。
进一步地，双向DC/DC变换电路包括功率变换器件IGBT、电抗器和母线电容，所述的功率变换器件IGBT和电抗器组成桥式电路。
进一步地，控制***包括主控模块和单元控制模块，所述的主控模块包括AD模拟量调理环节、主控DSP和主控FPGA，所述的单元控制模块包括单元控制器CPLD和驱动电路，所述的AD模拟量调理环节与主控DSP相连接，主控DSP与主控FPGA相连接，所述的单元控制器CPLD与主控FPGA，所述的驱动电路与单元控制器CPLD相连接。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：实时检测电网的负载功率变化情况，当检测到电网负载功率突然增加或者突减时，控制超级电容器中的能量释放到电网中或者将电网的能量储存在超级电容器中，响应速度快，自动化程度高，电网的负载电流始终是缓慢变化的，大大减少负载突变对电网的冲击，保证整个电网稳定和安全。
附图说明
以下结合附图对本发明做进一步详细描述。
附图1是本发明的结构示意图；
附图2是控制***的结构示意图；
附图3是本发明控制方法的结构示意图；
附图中：1、预充电电路，2、双向DC/AC变换电路，3、双向DC/DC变换电路，4、负载电流检测电路，5、控制***，51、主控模块，511、AD模拟量调理环节，512、主控DSP，513、主控FPGA，52、单元控制模块，521、单元控制器CPLD，522、驱动电路，6、超级电容器。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图1、附图2和附图3及具体实施例对本发明作进一步的说明。
如附图1所示，一种超级电容储能式电网负荷平衡装置及其控制方法，包括预充电电路1、双向DC/AC变换电路2、双向DC/DC变换电路3、负载电流检测电路4、控制***5和超级电容器6，所述的预充电电路1与双向DC/AC变换电路2相连接，双向DC/AC变换电路2与双向DC/DC变换电路3相连接，所述的超级电容器6与双向DC/DC变换电路3相连接，所述的负载电流检测电路4、双向DC/AC变换电路2、双向DC/DC变换电路3与控制***5相连接。
进一步地，负载电流检测电路4包括电流互感器和调理电路。
进一步地，预充电电路1包括预充电开关KM2、预充电电阻R和短接开关KM1，所述的预充电开关KM2通过串联的方式与预充电电阻R相连接，预充电开关KM2、预充电电阻R通过并联的方式与短接开关KM1相连接。
进一步地，双向DC/AC变换电路2包括功率变换器件IGBT、电抗器和母线电容C2，所述的功率变换器件IGBT和电抗器组成三相桥式逆变电路，母线电容C2起到支撑内部直流母线电压的作用。
进一步地，双向DC/DC变换电路3包括功率变换器件IGBT和电抗器，所述的功率变换器件IGBT和电抗器组成桥式电路。
进一步地，如附图2所示，控制***5包括主控模块51和单元控制模块52，所述的主控模块51包括AD模拟量调理环节511、主控DSP512和主控FPGA513，所述的单元控制模块52包括单元控制器CPLD521和驱动电路522，所述的AD模拟量调理环节511与主控DSP512相连接，主控DSP512与主控FPGA513相连接，所述的单元控制器CPLD521与主控FPGA513，所述的驱动电路522与单元控制器CPLD521相连接。AD模拟量调理环节511主要完成***信号如负载电流、装置内部电压等模拟信号的调理，主控DSP512主要完成核心控制算法：判断负载工况，得到装置的功率补偿方向和指令大小，开停机控制，主控FPGA513接收主控DSP的控制指令，将数据发送给单元控制器CPLD521，单元控制器CPLD521接收来自主控FPGA513的控制指令，并解码，得到驱动脉冲信号，驱动电路522将单元控制器CPLD521发出的驱动脉冲信号隔离放大，得到最终的驱动信号，去控制主回路IGBT的导通与关断。
本发明的工作原理和控制方法如下，工作原理：首先对母线电容C2预充电，预充电开关KM2合闸，通过预充电电阻R对母线电容C2充电，判断预充电电压达到一定值后，闭合短接开关KM1；装置开机后，双向DC/AC变换电路2工作于PWM整流待机状态，始终将母线电容C2电压稳定在某一目标值，双向DC/DC变换电路3处于停机状态；负载电流检测电路4实时检测负载电流，将电流信号传输给控制***5，控制***5实时检测负载功率的突变情况，若检测到负载功率突增，则双向DC/DC变换电路3，立即由停机状态转入BOOST工作模式，即升压模式，双向DC/AC变换电路2由PWM整流模式转入逆变模式，以一定规律将超级电容器6的能量释放至电网，逆变瞬间的回馈功率等于检测到的负载功率的突变量，且逆变功率线按照一定时长线性递减，补偿功率减至零后结束本次突增补偿；若检测到负载功率突减，则双向DC/AC变换电路2保持PWM整流工作模式不变，双向DC/DC变换电路3转入BUCK模式，即降压模式，以一定规律将能量充入超级电容器6，充电瞬间的功率等于负载功率突减量，随着超级电容器6电量的的增加，逐渐减小充电功率，最终完成一次突减补偿。当装置工作于PWM整流待机状态时，即负载功率处于无突增也无突减的工况下，装置检测超级电容器6上的电压情况，及时给超级电容器6充电或放电，保证超级电容器6上的电压处于合理水平，为下一次负载功率突增或突减的补偿做好准备。
控制方法：如附图3所示，包括以下步骤：
（i）控制***5实时检测负载功率突变量DeltP并判断数值大小；
①若DeltP＞正限值，双向DC/DC变换电路3进入升压模式，双向DC/AC变换电路2进入逆变模式，然后以预设规律递减结束本次突增补偿；
②若DeltP＜负限值，双向DC/DC变换电路3进入降压模式，双向DC/AC变换电路2进入整流模式，然后以预设规律递减结束本次突增补偿；
③负限值＜DeltP＜正限值，控制级电容器6的能量处于合理水平；
（ii）控制***5继续实时检测负载功率突变量DeltP并判断数值大小，重复步骤（i）的补偿维稳过程。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：实时检测电网的负载功率变化情况，当检测到电网负载功率突然增加或者突减时，控制超级电容器中的能量释放到电网中或者将电网的能量储存在超级电容器中，响应速度快，自动化程度高，电网的负载电流始终是缓慢变化的，大大减少负载突变对电网的冲击，保证整个电网稳定和安全。
利用本发明所述的技术方案，或本领域的技术人员在本发明技术方案的启发下，设计出类似的技术方案，而达到上述技术效果的，均是落入本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种超级电容储能式电网负荷平衡装置，包括预充电电路（1）、双向DC/AC变换电路（2）、双向DC/DC变换电路（3）、负载电流检测电路（4）、控制***（5）和超级电容器（6），其特征是所述的预充电电路（1）与双向DC/AC变换电路（2）相连接，双向DC/AC变换电路（2）与双向DC/DC变换电路（3）相连接，所述的超级电容器（6）与双向DC/DC变换电路（3）相连接，所述的负载电流检测电路（4）、双向DC/AC变换电路（2）、双向DC/DC变换电路（3）与控制***（5）相连接。
2.根据权利要求1所述的电网负荷平衡装置，其特征是负载电流检测电路（4）包括电流互感器和调理电路。
3.根据权利要求1所述的电网负荷平衡装置，其特征是预充电电路（1）包括预充电开关KM2、预充电电阻R和短接开关KM1，所述的预充电开关KM2通过串联的方式与预充电电阻R相连接，预充电开关KM2、预充电电阻R通过并联的方式与短接开关KM1相连接。
4.根据权利要求1所述的电网负荷平衡装置，其特征是双向DC/AC变换电路（2）包括功率变换器件IGBT、电抗器和母线电容C2，所述的功率变换器件IGBT和电抗器组成三相桥式逆变电路。
5.根据权利要求1所述的电网负荷平衡装置，其特征是双向DC/DC变换电路（3）包括功率变换器件IGBT和电抗器，所述的功率变换器件IGBT和电抗器组成桥式电路。
6.根据权利要求1所述的电网负荷平衡装置，其特征是控制***（5）包括主控模块（51）和单元控制模块（52），所述的主控模块（51）包括AD模拟量调理环节（511）、主控DSP（512）和主控FPGA（513），所述的单元控制模块（52）包括单元控制器CPLD（521）和驱动电路（522），所述的AD模拟量调理环节（511）与主控DSP（512）相连接，主控DSP（512）与主控FPGA（513）相连接，所述的单元控制器CPLD（521）与主控FPGA（513），所述的驱动电路（522）与单元控制器CPLD（521）相连接。
7.一种如权利要求1～6任一项所述的超级电容储能式电网负荷平衡装置的控制方法，包括以下步骤：
（i）控制***（5）实时检测负载功率突变量DeltP并判断数值大小；
①若DeltP＞正限值，双向DC/DC变换电路（3）进入升压模式，双向DC/AC变换电路（2）进入逆变模式，然后以预设规律递减结束本次突增补偿；
②若DeltP＜负限值，双向DC/DC变换电路（3）进入降压模式，双向DC/AC变换电路（2）进入整流模式，然后以预设规律递减结束本次突增补偿；
③负限值＜DeltP＜正限值，控制级电容器（6）的能量处于合理水平；
（ii）控制***（5）继续实时检测负载功率突变量DeltP并判断数值大小，重复步骤（i）的补偿维稳过程。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110323761A (zh) * | 2019-06-26 | 2019-10-11 | 海南电网有限责任公司 | 一种应对负荷跃变的大容量机组对电网冲击的方法 |
| CN112564144A (zh) * | 2019-09-26 | 2021-03-26 | 株洲中车时代电气股份有限公司 | 一种超级电容储能辅助供电***、供电***及供电方法 |
| CN114123780A (zh) * | 2021-12-10 | 2022-03-01 | 新风光电子科技股份有限公司 | 直流电压暂降治理的补偿装置及其补偿方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101807799A (zh) * | 2010-04-27 | 2010-08-18 | 天津大学 | 超级电容储能型电能质量补偿器 |
| CN201639546U (zh) * | 2009-12-29 | 2010-11-17 | 北京动力京工科技有限公司 | 一种交流电机节能装置 |
| CN105305474A (zh) * | 2015-12-01 | 2016-02-03 | 河北凯翔电气科技股份有限公司 | 一种电网负荷快速平衡调节***及其控制方法 |
| CN105514939A (zh) * | 2016-01-18 | 2016-04-20 | 中国石油大学(北京) | 电动修井机储能超级电容充放电控制装置及控制方法 |
| CN205248805U (zh) * | 2015-10-15 | 2016-05-18 | 扬州汇洁能电力电子设备有限公司 | 一种新型dvr电压补偿装置 |
| CN206658105U (zh) * | 2017-04-24 | 2017-11-21 | 南京国电南自电网自动化有限公司 | 用于离网型交流微电网电压控制的混合储能式光伏电源 |
-
2018
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201639546U (zh) * | 2009-12-29 | 2010-11-17 | 北京动力京工科技有限公司 | 一种交流电机节能装置 |
| CN101807799A (zh) * | 2010-04-27 | 2010-08-18 | 天津大学 | 超级电容储能型电能质量补偿器 |
| CN205248805U (zh) * | 2015-10-15 | 2016-05-18 | 扬州汇洁能电力电子设备有限公司 | 一种新型dvr电压补偿装置 |
| CN105305474A (zh) * | 2015-12-01 | 2016-02-03 | 河北凯翔电气科技股份有限公司 | 一种电网负荷快速平衡调节***及其控制方法 |
| CN105514939A (zh) * | 2016-01-18 | 2016-04-20 | 中国石油大学(北京) | 电动修井机储能超级电容充放电控制装置及控制方法 |
| CN206658105U (zh) * | 2017-04-24 | 2017-11-21 | 南京国电南自电网自动化有限公司 | 用于离网型交流微电网电压控制的混合储能式光伏电源 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110323761A (zh) * | 2019-06-26 | 2019-10-11 | 海南电网有限责任公司 | 一种应对负荷跃变的大容量机组对电网冲击的方法 |
| CN110323761B (zh) * | 2019-06-26 | 2023-08-18 | 海南电网有限责任公司 | 一种应对负荷跃变的大容量机组对电网冲击的方法 |
| CN112564144A (zh) * | 2019-09-26 | 2021-03-26 | 株洲中车时代电气股份有限公司 | 一种超级电容储能辅助供电***、供电***及供电方法 |
| CN114123780A (zh) * | 2021-12-10 | 2022-03-01 | 新风光电子科技股份有限公司 | 直流电压暂降治理的补偿装置及其补偿方法 |
| CN114123780B (zh) * | 2021-12-10 | 2024-01-05 | 新风光电子科技股份有限公司 | 直流电压暂降治理的补偿装置及其补偿方法 |
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