[发明专利]一种基于风电的电能质量串联补偿器

说明书

技术领域

本发明涉及电能质量技术领域，特别是一种基于风电的电能质量串联补偿器。

背景技术

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）和骤升（浪涌）是其中的主要问题，电压陷落和浪涌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，电压浪涌是由闪电、接通供电系统和其他原因造成过压而引起的，大型电机和空调器是大的电压浪涌产生源，虽然电压陷落和浪涌时间短，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期间远远大于电压陷落和浪涌事故的本身时间，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，电压浪涌的特征是电源电压骤然上升至110%到180%的正常电压值并持续0.5到50个周期，绝大部分电压陷落和浪涌，其电压变化幅度在50%以内，且持续时间不超过500毫秒；

传统的方法，如电压调节器和浪涌抑制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陷落、浪涌的问题。但是，储能问题也一直困扰着动态电压补偿器的问题，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。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于风电的电能质量串联补偿器，它充分利用了风能，电网正常时，它利用绿色的风能，将风能转换为电能，供给负荷；当电网电压出现故障时，如陷落或浪涌时，它输出相应的电压量，补偿电网电压的差值，确保负荷电压不变化，因而保护了负荷。

本发明的技术解决方案如下：

一种基于风电的电能质量串联补偿器，特点在于构成包括：风轮机、同步发电机、整流单元、三相H桥逆变单元和串联变压器；

上述部件的连接关系如下：

所述的风轮机将风能转换为机械能，其输出机械轴与所述的同步发电机的转子轴相连，该同步发电机的定子交流电输出端与所述整流单元的输入端相连；该整流单元的输出端与所述的三相H桥逆变单元的直流输入端相连，该三相H桥逆变单元的交流输出端的两电线与所述的串联变压器的初级线圈的两端相连，所述串联变压器的次级线圈串接在电网的输电线中，分别与电网的公共端和负荷端相连。

本发明的原理如下：

电源电压负荷电压所述电能质量串联补偿器向电网注入电压之间关系如下式所示：

V‾L=V‾i+E‾S-Z‾SI‾i---(1)]]>

其中，为电网电源等值阻抗，为所述电能质量串联补偿器向电网注入电流，“-”为向量符号。

负荷容量表示为