[发明专利]天然气电站冲击负载动态补偿装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及天然气电站冲击负载动态补偿技术。

背景技术

天然气电站是由若干台天然气发电机组构成的具有较大功率的供电系统。天然气发电机组较比传统柴油发电机组的碳、硫排放量低，同时同等能量下天然气较比柴油的价格低。因此，采用天然气发电机组系统在节能减排和降低发电成本方面都有很大优势。

但是，天然气发电机组的动态功率调节能力较比柴油发电机组差，这种动态响应慢的特性制约了其在供电网络中有冲击性负载场合的应用，当负载变化率和前后功率差较大时，往往会造成天然气发电机组的停车事故。

发明内容

本发明是为了解决天然气发电机组的动态功率调节能力差，制约了天然气发电机组在供电网络中有冲击性负载场合的应用的问题，提出了一种天然气电站冲击负载动态补偿装置及方法。

本发明所述的天然气电站冲击负载动态补偿装置，该装置包括基于PAC的主控单元、储能单元、多重DC/DC单元、四象限整流/逆变单元、LCL滤波单元、电站网络信息检测单元和隔离电源；

电站网络信息检测单元用于检测天然气电站供电网的三相电流信号，电站网络信息检测单元的电流采集信号输出端连接四象限整流/逆变单元的电网电流采集信号输入端，电站网络信息检测单元的三相电流信号经LCL滤波单元滤波后输入至四象限整流/逆变单元的三相电流信号输入端，

基于PAC的主控单元的电网电流信号输入电流转换控制信号输出端连接四象限整流/逆变单元的电网电流信号输出电流转换控制信号输入端，多重DC/DC单元的储能信号输出端连接储能单元的储能信号输入端，多重DC/DC单元的充放电控制信号输入充放电状态反馈信号输出端连接基于PAC的主控单元的充放电控制信号输出充放电状态反馈信号输入端，基于PAC的主控单元的采集开关控制信号输出端连接电站网络信息检测单元的采集开关控制信号输入端，基于PAC的主控单元的储能开关控制信号输出端连接储能单元的储能开关控制信号输入端，所述隔离电源用于为多重DC/DC单元、四象限整流/逆变单元和基于PAC的主控单元供电。

采用上述天然气电站冲击负载动态补偿装置实现动态补偿的方法，该方法的具体步骤为：

步骤一：开启隔离电源为多重DC/DC单元、四象限整流/逆变单元和基于PAC的主控单元供电，，主控制器单元根据天然气电站和负载对天然气电站冲击负载动态补偿装置进行参数设定；

所述设置的参数包括对补偿装置输出的额定电压、补偿装置输出的额定电流、补偿装置输出的额定功率、四象限整流/逆变单元的闭环控制参数，多重DC/DC单元的充电和放电闭环控制参数所述四象限整流/逆变单元的闭环控制参数包括电流闭环PI控制器的比例增益和积分增益，多重DC/DC单元的充电和放电闭环控制参数包括电流闭环PI控制器的比例增益和积分增益；

步骤二：当电站网络信息检测单元的开关合闸，多重DC/DC单元内的直流母线电压到达预定值；多重DC/DC单元对储能单元进行充电；(该预定值为直流母线额定电压的80％；)

步骤三：主控制器单元控制四象限整流/逆变单元工作于PWM整流模式，多重DC/DC单元工作于Buck斩波模式，给储能单元充电，直到储能单元的超级电容的电压上升到预定值时停止充电，电站网络信息检测单元开始对天然气电站的负载进行检测；

步骤四：当天然气电站出现冲击负载时，主控制器单元根据冲击性负载的自适应补偿控制算调整四象限整流/逆变单元的功率输出，且令多重DC/DC单元工作于Boost模式，实现固定直流母线电压不变，实现对冲击负载动态有功功率的补偿；

步骤五：当四象限整流/逆变单元输出的功率总电流超出了补偿装置输出电流的额定值时，主控制器单元根据P/Q容量自动分配控制算法，计算瞬变有功补偿电流和无功补偿电流，控制四象限整流/逆变单元优先输出瞬变有功功率，同时输出无功功率；实现对天然气电站出现时的瞬变电流动态有功功率的补偿；

步骤六：当天然气电站存在非线性负载时，主控制器单元根据谐波功率吸纳控制算法，调整四象限整流/逆变单元输出谐波电流，使天然气发电机输出正弦波电流，实现对负载谐波功率的吸纳，实现对天然气电站出现非线性负载时的动态有功功率补偿。