[发明专利]基于太阳能光伏发电的电能质量串联补偿控制方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电能控制方法及系统，尤其涉及一种电力补偿控制方法及系统。

背景技术

随着经济的日益发展和高科技设备的普及，各国对电能质量水平的要求越来越高，尤其是计算机、现代控制理论、精密测量技术的广泛应用，一些电力负荷的微小变化都会对这些敏感的用电设备产生影响，然而整个社会对电气化设备依赖程度加剧，加之现代电力电子设备等非线性负荷大量使用却不断地恶化着用电环境。电能质量问题不仅会给工业制造领域带来很大的经济损失，还将影响居民的日常生活，甚至还会危及生命或造成安全事故的发生。例如，由于电压不稳而导致停工，停工后的再启动一方面会损坏反应灵敏设备，报废半成品，降低产品质量而大大增加生产成本，另一方面还会给公司的良好形象带来不利影响，甚至会破坏用户的良好商业关系；又例如，在医疗手术中的电压下降或负荷不稳也会对无影灯等用电医疗设备或器械的使用带来不同程度的影响，致使严重医疗事故的发生。

根据美国电力研究院（Electric Power Research Institute，EPRI）研究显示：在美国，每年由于电能质量问题而导致工业领域中材料和生产力上的损失高达300亿美元；另外，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逐渐提高，其中，电压跌落（陷落、骤降）是影响电能质量水平的主要问题。虽然电压陷落的时间较短，但是它的直接后果却是会引起工业生产过程的中断或停工，中断或停工期间远远大于电压陷落事故的本身时间，因此所造成的经济损失很大，与此同时，电压陷落也会危及用电设备的运行工作，引起电力系统故障或支路电路短路等安全事故的发生。电压陷落的特征是电源电压骤然下降至正常电压值的10%到90%，并且持续0.5到50个周期。

由于电压调节器并不能解决电压骤降这一问题，目前，所采用最常见的方法是采用不间断电源装置（Uninterruptible Power System，UPS），不过，其采购成本和运行费用都极为昂贵，且仅能保障单个设备的电能质量。此外，相较于不间断电源装置，动态电压补偿器能有效解决电压陷落的问题且降低了生产运行成本；然而，动态电压补偿器需要额外的储能装置也制约着其在实际生产中的推广和发展，人们希望获得一种有效的补偿控制方法或系统以快速实现对于电网故障时电压陷落的补偿。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于太阳能光伏发电的电能质量串联补偿控制方法，其充分利用太阳能来补偿由于电压跌落而造成的电网电压差值，响应速度快，补偿后的电网负荷端电压稳定，保障了在电网上所有用电设施的安全运行，避免了危险事故的发生；此外，本发明所述的太阳能光伏发电的电能质量串联补偿控制方法不必设置额外的储能元件，太阳能转换的直流电能以直流升压单元的最大有功功率输出向电网负荷端供电。

为了实现上述目的，本发明提出了一种基于太阳能光伏发电的电能质量串联补偿控制方法，其包括以下步骤：

采用太阳能光伏电池板将太阳能转化为直流电输出；

采用直流升压单元将太阳能光伏电池输出的直流电转换为一稳定的直流电，并对直流升压单元进行最大功率跟踪控制以使直流升压单元输出的直流电有功功率最大；

采用H桥逆变单元和并网逆变器将直流升压单元输出的直流电转变为交流电；

检测电网电压：若电网发生压降，则控制H桥逆变单元输出交流电对电网压降进行补偿；若电网未发生压降，则控制H桥逆变单元输出交流电电压为零，同时控制并网逆变器将转化自太阳能的交流电注入电网。

本发明所述的基于太阳能光伏发电的电能质量串联补偿控制方法充分利用了绿色环保的太阳能，将太阳能作为电网电能直流串联补充的来源。即在电网电压发生压降时，电网的交流电电压值为U_s，其未达到标准值U₀，此时，控制器控制H桥逆变单元向电网输入补偿电压U_i，补偿电压U_i需满足：U_i=U₀-U_s，同时并网逆变器将从太阳能转化而成的剩余电能注入电网；当电网电压正常，为发生压降时，控制器控制H桥逆变单元向电网输入的补偿电压为零，同时控制并网逆变器将太阳能转化的电能注入电网。