[发明专利]一种应用于新能源发电及电动汽车换电站的稳压系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电网运行控制及电动汽车换电站技术领域，涉及一种应用于新能源发电的稳压系统及其方法。

背景技术

随着新能源发电技术的不断进步，其并网容量正逐年增大，对电力系统的影响也越来越明显，比如谐波污染、电压的波动及频率闪变等。大型电网对于电压的波动有一定的自我调节能力，而对于小型孤立的微电网来说，风能、太阳能等可再生能源发电的不稳定性，有时不能满足全部负荷的用电需求，导致电网的电压波动，这种波动会对用电设备产生不利的影响，甚至会损坏关键的用电设备。比如医院用于监控病人生命特征的医疗设备，对输入电压的要求非常严格，超范围的电压波动将会导致设备运行的不可靠，会给医生造成误判，严重时可能危及患者的生命。

针对电网的关键性负载问题，目前广泛使用的技术是UPS(Uninterruptible Power System)，即不间断电源。其主要工作原理是当电网电压正常时，将输入电经稳压后供负载使用，同时给其内部蓄电池充电；当电网供电中断时，UPS立即将机内的蓄电池的电能通过逆变器转换成220V/50Hz的交流电给负载使用；停电时，UPS还可使得PWM整流器工作在逆变状态给电网输送能量，为线上其他用电器供电。但是，UPS也有值得改进的地方，比如：其工作状态依赖转换开关的切换，切换过程会对电网及负载产生不利影响；UPS主要针对的是电网电压中断的情形，对于电网电压上升过多的情形没有涉及太多；UPS内部的逆变器输出电压虽然可变，但一旦确定，则只有一种电压规格，假如电网里有些负载对于输入电压的波动范围非常严格，而有些负载则可以使用宽电压范围的电压输入，使用UPS必须依照严格的电压标准而将使得成本增加；更重要的是，UPS内部的蓄电池处于充电与放电的循环状态，充放电的次数越多、电流越大将大大缩短其使用寿命。本发明中的稳压装置能有效解决上述问题，当电网电压在一定范围内波动时，可以省去储能单元。

电动汽车是当前研究的热点，其取代传统以化石燃料来获取动力的汽车也是大势所趋。因此，电动汽车的电能补充问题也随之而来。与加油站类似，电动汽车需要的是充电站。就目前的技术而言，充一次电需要耗费不少时间。就此，换电站可以有效解决充电耗时的问题。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提出一种应用于新能源发电及电动汽车换电站的稳压系统及其控制方法，能够将电网电压及其功率的波动转移到非关键负载上，从而保证关键负载上的电压稳定；同时将多余的能量供给非关键负载。

技术方案：一种应用于新能源发电及电动汽车换电站的稳压系统，所述新能源发电系统输出单相交流电，所述稳压系统包含一个单相电压源型逆变器模块、一个LC低通滤波器以及隔离变压器；所述逆变器模块的交流侧连接LC低通滤波器，所述LC低通滤波器的电容C的一端与电感L相连，电容C的另一端与隔离变压器原边的一端相连，所述隔离变压器原边的另一端接地，所述隔离变压器的副边连接电动汽车换电站系统的输入端，所述新能源发电系统的输出端通过输电线路同时连接所述电感L和电容C的公共端以及关键负载的一端，所述关键负载的另一端接地，所述单相电压源型逆变器模块的直流侧输入直流电。

进一步的，所述单相电压源型逆变器模块的拓扑结构是由反并联二极管的第一至第四开关管构成的单相全桥电路。

作为本发明的优选方案，所述逆变器模块输入侧的直流电是经由PWM整流模块以及电解电容C_dc提供，所述PWM整流模块的输入端与所述新能源发电系统输出单相交流电相连，所述PWM整流模块的输出端连接逆变器模块的直流侧，电解电容C_dc并联在所述PWM整流模块的输出端。

进一步的，所述PWM整流模块是由反并联二极管的第一至第四开关管构成的单相全桥电路。

作为本发明的改进，所述逆变器模块的输入侧直流电是经由蓄电池提供。

应用于新能源发电及电动汽车换电站的稳压系统的控制方法，采用电压、电流的双闭环控制，一个控制周期包括如下步骤：

1)，采集关键负载的电压反馈信号v_{s_fb}，采集LC低通滤波器中电感L的电流值i_{L_fb}；