[发明专利]无需非关键负载的智能电网分数阶电气弹簧

说明书

本发明公开了一种无需非关键负载的智能电网分数阶电气弹簧，包括电压采样器、控制器和阶数可调的分数阶阻抗，其中，所述控制器分别与电压采样器和分数阶阻抗相连，所述电压采样器并联于关键负载两端，所述控制器根据电压采样器采集到的电网电压信号产生相应的控制信号来控制分数阶阻抗的阶数。本发明可直接并联于关键负载两端，无需配备非关键负载，使用灵活方便，保证了关键负载电压稳定，避免电网波动对关键负载的影响。

技术领域

本发明涉及分数阶器件的应用及智能电网的技术领域，尤其是指一种无需非关键负载的智能电网分数阶电气弹簧。

背景技术

智能电网是电网技术发展的必然趋势。容许各种不同的可再生能源发电系统的接入和提供满足用户需求的稳定的电能质量是智能电网的重要特征。可再生能源发电系统(如太阳能发电系统、风力发电系统)都具有清洁和无限量可再生的优点，但同时由于天气(如日照、风力)的不稳定，造成系统发电功率不稳定，使得电网电压波动，极易造成重要用电设备(即关键负载)运行不稳定甚至出现故障。为了稳定可再生能源并网系统，香港大学许树源教授在2012年提出了一种新型电力电子设备—“电气弹簧”，电气弹簧以胡克定律为基础，参考机械弹簧抑制机械振动的原理，消除电网波动对关键负载的影响。该电气弹簧与一个非关键负载(如电热水器)串联后并联到电网中，当电网功率波动，电气弹簧便会自动调整输出电压使与其串联的非关键负载功率动态变化，将可再生能源并网带来的功率波动转移到非关键负载中，进而维持电网稳定。因此上述电气弹簧必须与非关键负载串联后才能发挥抑制电网波动的作用，然而由于非关键负载数量有限，并且电气弹簧在抑制电网波动时需令非关键负载工作在非正常状态下，这些缺点极大的限制了电气弹簧在智能电网中的应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种无需非关键负载的智能电网分数阶电气弹簧，不需要非关键负载就可以实现电网波动的抑制。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：无需非关键负载的智能电网分数阶电气弹簧，包括电压采样器、控制器和阶数可调的分数阶阻抗，其中，所述控制器分别与电压采样器和分数阶阻抗相连，所述电压采样器并联于关键负载两端，所述控制器根据电压采样器采集到的电网电压信号产生相应的控制信号来控制分数阶阻抗的阶数。

所述阶数可调的分数阶阻抗的阻抗表达式为：

Z_α(s)＝As^α

式中，s是拉普拉斯算子，A是阻抗系数，α为分数阶阻抗的阶数，且-1≤α≤1。

所述控制器为减法器、积分器、乘法器中的一种或几种组合。

本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

本发明提供的无需非关键负载的智能电网分数阶电气弹簧，可直接并联于关键负载两端，无需配备非关键负载，使用灵活方便，保证了关键负载电压稳定，避免电网波动对关键负载的影响。

附图说明

图1为实施方式中的在智能电网中的分数阶电气弹簧结构图。

图2为实施方式中电网功率与分数阶阻抗阶数的关系曲线。

图3为实施方式中的可再生能源发电系统并网时的电网功率波动。

图4为实施方式中的分数阶电气弹簧休眠和工作时的电网电压波形图。

图5为实施方式中分数阶电气弹簧中分数阶阻抗阶数变化图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。