[发明专利]一种非计划孤岛模式切换及谐波补偿装置及其控制方法

说明书

一种非计划孤岛模式切换及谐波补偿装置，包括DC/AC变换器、DC/DC变换器、储能电容器与控制分析模块，储能电容器一端接地，储能电容器另一端依次经DC/DC变换器、断路器后与直流母线连接，储能电容器另一端依次经DC/DC变换器、断路器、DC/AC变换器、变压器并联至主电源逆变器的交流端口，控制分析模块与各个器件连接；微电网存在电流谐波时，储能电容器作为供电电源，经DC/AC变换器向微电网提供补偿电流；微电网发生非计划孤岛时，储能电容器作为供电电源，经DC/AC变换器向交流侧输出功率，或者储能电容器作为负载吸收功率，经DC/AC变换器从微电网中吸收电流。本设计提高了微电网的供电可靠性。

技术领域

本发明涉及电气技术领域，尤其涉及一种非计划孤岛模式切换及谐波补偿装置及其控制方法，主要适用于提高微电网供电可靠性。

背景技术

分布式发电是21世纪电力行业发展的重要方向。随着电网中分布式发电系统数量的日益增多，尤其是基于可再生能源的并网发电装置在分布式发电系统中应用的日益广泛，分布式发电系统发生孤岛效应的可能性不断增大，孤岛效应造成的危险已不容忽视。孤岛运行又分为计划孤岛和非计划孤岛两种，其中非计划孤岛具有不可预知性和偶然性，对微电网造成的威胁很大。

主从控制模式下并网运行的微电网在切换至孤岛模式时需要将主电源逆变器控制模式从恒功率控制切换到恒压恒频控制。孤岛运行要求切换后微电网系统内电压、频率变化都在允许范围内，保证分布式电源能够继续向负荷供电。因此需要一系列切换措施保证切换过程中及切换后微电网电压、频率的稳定。

针对非计划孤岛，现有的技术主要集中在通过平滑切换、减载等一系列手段，使非计划孤岛发生后，微电网的运行尽量平稳地过渡到稳定的孤岛运行状态。但常用的微电网控制模式平滑切换策略，例如输出状态跟随、电压/电流参考值补偿策略等，都需要准确的孤岛发生时刻来进行控制模式转换或提前引入过渡过程。在非计划孤岛发生时，受到故障发生时间、孤岛检测时间、开关器件动作时间等问题的影响，很难得到准确的孤岛发生时刻，因此这些切换方法的效果并不理想。而现有技术提出的针对非计划孤岛的平滑切换策略在面对大功率波动时仍然会出现明显的电压波动，进而危害到微电网中其他设备的安全运行。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的微电网供电可靠性低的缺陷与问题，提供一种提高微电网供电可靠性的非计划孤岛模式切换及谐波补偿装置及其控制方法。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种非计划孤岛模式切换及谐波补偿装置，所述模式切换及谐波补偿装置与主电源逆变器并联接入直流母线与交流母线之间，模式切换及谐波补偿装置包括DC/AC变换器、DC/DC变换器、储能电容器与控制分析模块，所述储能电容器的一端接地，储能电容器的另一端依次经DC/DC变换器、断路器后与直流母线连接，储能电容器的另一端依次经DC/DC变换器、断路器后与DC/AC变换器的一端连接，DC/AC变换器的另一端通过变压器并联至主电源逆变器的交流端口，所述控制分析模块通过公共母线与DC/AC变换器、DC/DC变换器、储能电容器、断路器、断路器、变压器分别连接；

所述控制分析模块，用于根据微电网所检测的数据分析微电网所处状态，并根据分析结果发出控制DC/AC变换器、DC/DC变换器、断路器、断路器的信号。

所述控制分析模块包括供电单元、通信线路、控制芯片和外部交互端口；

所述供电单元，用于为控制分析模块供电；

所述通信线路，用于作为信号传输的通道；

所述控制芯片，用于根据微电网所检测的数据分析微电网所处状态，并根据分析结果发出控制DC/AC变换器、DC/DC变换器、断路器、断路器的信号；

所述外部交互端口，用于控制分析模块与外部进行信息交互。