[发明专利]一种具有移相调频能力的电力弹簧

说明书

一种具有移相调频能力的电力弹簧，属于电力变换技术领域。包括主电路、检测模块、控制模块；主电路与检测模块相连，通过线路检测电路的状态；检测模块与控制模块相连，将检测出来的电路状态传输给控制模块，控制模块与主电路相连，将处理好的控制信号传输给主电路中的IGBT。其中，主电路包括一个全桥逆变电路、滤波电容Cf及滤波电感Lf。全桥逆变电路与滤波电感串联，再与滤波电容并联。优点在于，在母线电压的幅值U_L控制在±5％范围内，通过改变电源电压与母线电压的夹角α的大小可以调节非关键负载支路有功功率P₂，达到调节系统频率的目的。

技术领域

本发明属于电力变换技术领域，尤其是涉及一种具有移相调频能力的电力弹簧。

背景技术

随着可再生能源发电技术的逐渐发展，以风能、光伏为代表的可再生能源发电并网容量逐年增大。而这些可再生能源发电的接入也带来了新的问题：由于可再生能源发电的间歇性和不稳定性，传统电力系统“源随荷变”的控制方式难以使用在可再生能源发电接入的系统中。电力弹簧概念的提出为上述问题带来了新的解决方案。电力弹簧与关键负载并联，可以将电压(能量)的波动转移到非关键负载上，并自动调节非关键负载的耗电量，实现发电量与用电量的自动平衡。目前电力弹簧的用途以控制关键负载的电压为主，通过将电压的波动转移到非关键负载中，达到稳定电网电压的目的。而将电力弹簧作为调频的手段鲜有人研究。

发明内容

本发明的目的在于提出了一种具有移相调频能力的电力弹簧，在母线电压的幅值U_L控制在一定范围内(±5％)的基础上，通过改变电源电压与母线电压的夹角α的大小可以调节非关键负载支路有功功率P₂，从而达到调节系统频率的目的。

为了达到上述目地，本发明通过以下技术方案实现：

本发明包括主电路、检测模块、控制模块；如图1所示。主电路与检测模块相连，通过线路检测电路的状态；检测模块与控制模块相连，将检测出来的电路状态传输给控制模块，控制模块与主电路相连，将处理好的控制信号传输给主电路中的IGBT。

其中，主电路包括一个全桥逆变电路、滤波电容Cf及滤波电感Lf。全桥逆变电路与滤波电感串联，再与滤波电容并联。电力弹簧主电路以电容为载体接入电路，与非关键负载R2串联，其支路与关键负载R1并联后，连接至电源Us。如图2所示。

其中，逆变电路与电源电压为Ug，母线电压为UL，线路压降为Uline,母线电流为IL，关键负载支路电流为I₁，非关键负载支路电流为I₂；

检测模块主要用于实时监测电路电流、电压、系统频率等数据，并将其传输给控制模块用于电力弹簧的控制。

控制模块采用移相调频的控制方法，具体控制原理如下述2)所示，控制步骤如下述3)所示。

2)所述控制模块控制原理推导如下：

以电源电压方向为参考方向，即

假定母线电压其中，0απ(表示落后角度α)；

在由向量组成的三角形中，根据三角形余弦定理，计算得到线路压降的幅值U_line和相角

其中

因超前于由式(1)得

根据有功平衡可得，

即，

结合图中数学关系，又有