一種兼柔性調(diào)壓功能的光伏電源接入單相功率接口的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種兼柔性調(diào)壓功能的光伏電源接入單相功率接口，包括儲粉罐體、內(nèi)蓋及支撐套，所述支撐套的上部和下部分別設(shè)有儲粉罐體、內(nèi)蓋；所述儲粉罐體頂端為帶有內(nèi)螺紋的蓋子形狀，所述支撐套筒體上半端設(shè)有外螺紋槽，支撐套的下半端分為內(nèi)外雙層，儲粉罐體穿過支撐套的中空部位，所述儲粉罐體的頂蓋與支撐套上半端的外螺紋槽相吻合；支撐套的外層內(nèi)側(cè)設(shè)有內(nèi)螺紋。使用方便，可在保證粉末質(zhì)量的前提下進(jìn)行茶飲料或中草藥現(xiàn)沖現(xiàn)喝；可避免粉末的空氣氧化與粉末褪色問題；可直接安裝在現(xiàn)有帶螺紋口的任何瓶子之上，從而減少了大量的設(shè)備投資和人力投資。
【專利說明】
一種兼柔性調(diào)壓功能的光伏電源接入單相功率接口
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種兼柔性調(diào)壓功能的光伏電源接入單相功 率接口。
【背景技術(shù)】
[0002] 太陽能光伏發(fā)電作為所有可再生能源中最具發(fā)展?jié)摿Φ陌l(fā)電技術(shù)之一，近年來得 到廣泛發(fā)展。光伏發(fā)電是太陽能光伏發(fā)電的重要方式之一，為了更好地發(fā)揮光伏發(fā)電的效 能，最有效的途徑是將光伏電源接入主電網(wǎng)使光伏電源和常規(guī)電力系統(tǒng)聯(lián)合運(yùn)行。
[0003] 功率接口是光伏電源與主電網(wǎng)聯(lián)合運(yùn)行必不可少的核心元件，是連接光伏電源和 主電網(wǎng)的唯一功率通道。由于并聯(lián)模式在簡便性、經(jīng)濟(jì)性、靈活性、獨(dú)立性、可靠性方面具有 顯著優(yōu)勢，現(xiàn)有的光伏電源接入主電網(wǎng)的聯(lián)接方式主要為并聯(lián)模式。但是，并聯(lián)模式存在一 些固有缺陷，突出的表現(xiàn)是：在正常運(yùn)行狀態(tài)下，光伏電源與主電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，公共連接點(diǎn) 的電壓由主電網(wǎng)支撐，通過調(diào)節(jié)公共連接線的電流來實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)與主電網(wǎng)之間的功 率交換，在電壓型諧波源接入的場合，難以取得滿意的電壓電能質(zhì)量改善效果，在異常運(yùn)行 狀態(tài)下，即當(dāng)主電網(wǎng)或光伏發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)故障時，光伏發(fā)電系統(tǒng)與主電網(wǎng)解列，光伏發(fā) 電系統(tǒng)進(jìn)入孤島運(yùn)行模式，光伏電源不能給主電網(wǎng)提供功率支撐和電能質(zhì)量支撐。光伏電 源容量較小，特別是路燈光伏發(fā)電、家庭光伏發(fā)電等光伏電源，通常接入低壓單相主電網(wǎng)。 由于低壓單相主電網(wǎng)處于電力系統(tǒng)的末端，故障率高，電壓波動大，光伏電源并聯(lián)模式容易 造成孤島運(yùn)行和電壓電能質(zhì)量低劣。為了彌補(bǔ)并聯(lián)模式的缺陷，需要對光伏電源接入主電 網(wǎng)的并聯(lián)模式進(jìn)行改進(jìn)，目前采用的改進(jìn)方法是采用光伏電源串并聯(lián)模式或者額外接入串 聯(lián)型電力電子裝置。
[0004] 光伏電源串并聯(lián)模式充分發(fā)揮了并聯(lián)模式和串聯(lián)模式的各自優(yōu)勢，較好地解決 了并聯(lián)模式存在的問題，為更大限度發(fā)揮光伏電源的效能提供堅實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。但是，采用 串并聯(lián)模式，在光伏電源正常并網(wǎng)運(yùn)行時，串聯(lián)功率接口處于閑置的待命狀態(tài)，只有在主電 網(wǎng)故障情況才啟動串聯(lián)功率接口用于動態(tài)電壓恢復(fù)，而此時的并聯(lián)功率接口又需要退出并 網(wǎng)運(yùn)行處于閑置狀態(tài)。因此，光伏電源串并聯(lián)模式在實(shí)際運(yùn)行過程中只有部分功率接口投 入運(yùn)行，造成投資大、利用效率低等問題；采用額外接入串聯(lián)型電力電子裝置，不但增加了 投資，而且不能解決異常運(yùn)行狀態(tài)下光伏發(fā)電系統(tǒng)與主電網(wǎng)離網(wǎng)運(yùn)行的問題。
[0005] 鑒于現(xiàn)有的光伏電源接入單相主電網(wǎng)的并聯(lián)模式和串并聯(lián)模式的上述不足，本發(fā) 明提出一種新的兼柔性調(diào)壓功能的光伏電源接入單相功率接口，它具有根據(jù)外部信息和指 令自動調(diào)節(jié)光伏電源與主電網(wǎng)聯(lián)接的聯(lián)接方式和功率接口的運(yùn)行拓?fù)涞哪芰Γ梢詮浹a(bǔ)現(xiàn) 有的光伏電源并聯(lián)模式缺乏動態(tài)電壓恢復(fù)能力的不足，可以改善現(xiàn)有的光伏電源并聯(lián)模式 未能有效抑制電壓型電能質(zhì)量擾動的不足，可以消除現(xiàn)有的光伏電源串并聯(lián)模式存在功率 接口閑置狀態(tài)的弊端，可以設(shè)置少于串并聯(lián)模式變流器數(shù)量來實(shí)現(xiàn)相同的功效，既能降低 設(shè)備投資和運(yùn)行功率損耗，又能簡化功率接口，提高光伏電源接入單相主電網(wǎng)運(yùn)行的可靠 性、高效性和經(jīng)濟(jì)性，實(shí)現(xiàn)了高效性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性的良好結(jié)合，具有廣泛的實(shí)用性，工程 應(yīng)用價值重大。
[0006] 因此，針對以上方面，需要對現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行有效創(chuàng)新。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對以上缺陷，本發(fā)明提供一種兼柔性調(diào)壓功能的光伏電源接入單相功率接口， 具有更經(jīng)濟(jì)、高效、簡單、普適的光伏電源接入單相主電網(wǎng)的兼柔性調(diào)壓功能的光伏電源接 入單相功率接口，克服了現(xiàn)有接入模式的不足，解決了現(xiàn)有的光伏電源接入功率接口因使 用單一的并聯(lián)模式而產(chǎn)生的電壓電能質(zhì)量改善效果不確定、缺乏動態(tài)電壓恢復(fù)能力以及在 孤島運(yùn)行模式下不能給主電網(wǎng)提供功率和電能質(zhì)量支撐的技術(shù)問題，解決了現(xiàn)有的光伏電 源單相串并聯(lián)功率接口因使用串并聯(lián)模式而產(chǎn)生的功率接口閑置和運(yùn)行損耗大的技術(shù)問 題和經(jīng)濟(jì)問題。
[0008] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0009] -種兼柔性調(diào)壓功能的光伏電源接入單相功率接口，由DC/DC變流器、DC/AC變流 器和柔性串并聯(lián)轉(zhuǎn)換電路組成；
[0010] DC/DC變流器的主電路采用雙可控功率器件并聯(lián)的BUCK-BOOST斬波電路，通過合 適的最大功率跟蹤控制方法，根據(jù)光伏電源的最高電壓電流值實(shí)時調(diào)節(jié)可控功率器件占空 比，使光伏電源的光伏陣列輸出最大的功率；
[0011] DC/AC變流器的主電路采用全控型單相電壓逆變器電路，合適的PWM信號生成方 法產(chǎn)生PWM信號，觸發(fā)DC/AC變流器中的可控功率器件的觸發(fā)極，控制可控功率器件通斷的 時刻、時長和順序；
[0012] 柔性串并聯(lián)轉(zhuǎn)換電路由固態(tài)開關(guān)和電容器組成。
[0013] 該接口是根據(jù)外部信息和指令自動調(diào)節(jié)分布式光伏電源與主電網(wǎng)聯(lián)接的聯(lián)接方 式和功率接口的運(yùn)行拓?fù)洌?br>[0014] 所述柔性串并聯(lián)功率接口的動態(tài)拓?fù)浒ú⒙?lián)功率接口拓?fù)?、串?lián)功率接口拓?fù)?和串并聯(lián)功率接口拓?fù)洹?br>[0015] 本發(fā)明所述的兼柔性調(diào)壓功能的光伏電源接入單相功率接口的有益效果為：根據(jù) 外部信息和指令自動調(diào)節(jié)光伏發(fā)電系統(tǒng)與主電網(wǎng)聯(lián)接的聯(lián)接方式和功率接口的運(yùn)行拓?fù)洌?豐富光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行模式，減少工功率接口中的變流器設(shè)置量和運(yùn)行過程的閑置量，降 低設(shè)備投資和運(yùn)行功率損耗，增強(qiáng)功能的功能，簡化功率接口，實(shí)現(xiàn)布式光伏電源接入單相 主電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性、高效性和經(jīng)濟(jì)性的良好結(jié)合。
【附圖說明】
[0016] 下面根據(jù)附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0017] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例所述兼柔性調(diào)壓功能的光伏電源接入單相功率接口的原理 結(jié)構(gòu)框圖；
[0018] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例所述兼柔性調(diào)壓功能的光伏電源接入單相功率接口的DC/DC 變流器的主電路不意圖；
[0019] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例所述兼柔性調(diào)壓功能的光伏電源接入單相功率接口的DC/AC 變流器的主電路示意圖；
[0020] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例所述兼柔性調(diào)壓功能的光伏電源接入單相功率接口的柔性 串并聯(lián)轉(zhuǎn)換電路的主電路不意圖；
[0021] 圖5是基于單相兼柔性調(diào)壓功能的光伏電源接入單相功率接口的光伏電源接入 單相交流主電網(wǎng)的主電路示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例所述的兼柔性調(diào)壓功能的光伏電源接入單相功率接 口，由DC/DC變流器、DC/AC變流器和柔性串并聯(lián)轉(zhuǎn)換電路的主電路組成。
[0023] 如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例所述的兼柔性調(diào)壓功能的光伏電源接入單相功率接 口，DC/DC變流器的主電路采用雙可控功率器件并聯(lián)的BUCK-BOOST斬波電路，DC/DC變流器 的工作過程是：通過合適的最大功率跟蹤控制方法，根據(jù)光伏電源的最高電壓電流值實(shí)時 調(diào)節(jié)可控功率器件S11和S12的占空比，使光伏電源的光伏陣列輸出最大的功率，使DC/DC 變流器的輸出電壓保持穩(wěn)定。并聯(lián)的雙可控功率器件不僅使DC/DC變流器具有寬范圍輸入 電流的特性，從而可以適應(yīng)光伏電源大范圍變化的特征，還且可以在光伏電源小電流輸出 時，通過減少可控功率器件的運(yùn)行數(shù)量來降低可控功率器件的開關(guān)損耗。
[0024] 如圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例所述的兼柔性調(diào)壓功能的光伏電源接入單相功率接 口，DC/AC變流器的主電路采用全控型單相電壓逆變器電路，全控型單相電壓逆變器電路的 工作過程是：通過合適的PWM信號生成方法產(chǎn)生PWM信號，觸發(fā)DC/AC變流器中的可控功 率器件的觸發(fā)極，控制可控功率器件通斷的時刻、時長和順序，從而控制全控型單相電壓逆 變器的輸出電壓和輸出電流。光伏電源工作在與主電網(wǎng)處于正常并網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)時，公共連 接點(diǎn)的電壓由主電網(wǎng)支撐，全控型單相電壓逆變器的輸出電壓需要與之保持一致，全控型 單相電壓逆變器的輸出控制主要是通過PWM信號調(diào)節(jié)其輸出電流。光伏電源工作在與主電 網(wǎng)串聯(lián)運(yùn)行狀態(tài)時，公共連接線的電流由主電網(wǎng)支撐，全控型單相電壓逆變器的輸出電流 需要與之保持一致，全控型單相電壓逆變器的輸出控制主要是通過PWM信號調(diào)節(jié)其輸出電 壓。光伏電源工作在與主電網(wǎng)串并聯(lián)運(yùn)行狀態(tài)時，公共連接點(diǎn)的電壓和公共連接線的電流 均可以不由主電網(wǎng)支撐，通過PWM信號既可以調(diào)節(jié)全控型單相電壓逆變器的輸出電壓，也 可以調(diào)節(jié)全控型單相電壓逆變器的輸出電流。
[0025] 如圖4所示，本發(fā)明實(shí)施例所述的兼柔性調(diào)壓功能的光伏電源接入單相功率接 口，柔性串并聯(lián)轉(zhuǎn)換電路的主電路由固態(tài)開關(guān)ΚΙ、K2、K3和電容器組成，固態(tài)開關(guān)ΚΙ、K2分 別由2組固態(tài)開關(guān)器件組成，固態(tài)開關(guān)K3只有1組固態(tài)開關(guān)器件。柔性串并聯(lián)轉(zhuǎn)換電路的 工作過程是：根據(jù)監(jiān)測到的主電網(wǎng)、光伏電源和負(fù)荷的信息或者接收到的外部指令，合理控 制固態(tài)開關(guān)K1、K2、K3的通斷，從而實(shí)現(xiàn)功率接口的串聯(lián)模式和并聯(lián)模式的柔性轉(zhuǎn)換。固態(tài) 開關(guān)Kl、Κ2、Κ3的通斷規(guī)則如表1所示。
[0026] 表1固態(tài)開關(guān)Kl、Κ2、Κ3的通斷規(guī)則
[0027]
[0028]
[0029] 如圖5所示，本發(fā)明實(shí)施例所述的兼柔性調(diào)壓功能的光伏電源接入單相功率接 口，光伏電源聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的主電路由光伏電源的光伏陣列、DC/DC變流器、DC/AC變流器，柔性 串并聯(lián)轉(zhuǎn)換電路，單相交流主電網(wǎng)以及光伏電源和主電網(wǎng)共同供電的直流負(fù)荷和交流負(fù)荷 組成。該光伏電源聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)通過柔性串并聯(lián)轉(zhuǎn)換電路可以工作在并網(wǎng)運(yùn)行模式、動態(tài)電壓 恢復(fù)運(yùn)行模式、潮流綜合控制運(yùn)行模式、孤島運(yùn)行模式。孤島運(yùn)行模式有三種狀態(tài)，一種是 機(jī)械開關(guān)K閉合，固態(tài)開關(guān)K3導(dǎo)通，固態(tài)開關(guān)K1、K2斷開，此時光伏電源只能向直流負(fù)荷供 電；二是機(jī)械開關(guān)Κ斷開，固態(tài)開關(guān)Κ1導(dǎo)通、固態(tài)開關(guān)Κ2、Κ3斷開，光伏電源可以同時向直 流負(fù)荷和交流負(fù)荷供電；三是機(jī)械開關(guān)Κ斷開，固態(tài)開關(guān)Kl、Κ2、Κ3均斷開，光伏電源則只 向直流負(fù)荷供電。
[0030] 本發(fā)明兼柔性調(diào)壓功能的光伏電源接入單相功率接口，在光伏電源正常運(yùn)行的情 況下，可以根據(jù)分布式電源容量的變化靈活調(diào)節(jié)DC/DC變流器的可控功率器件的運(yùn)行數(shù) 量，適應(yīng)分布式電源的寬電流范圍變化，降低DC/DC變流器的功率損耗；在主電網(wǎng)正常運(yùn)行 的情況下，可以根據(jù)公共連接點(diǎn)電壓和公共連接線電流的變化，靈活調(diào)節(jié)DC/AC變流器與 主電網(wǎng)的聯(lián)接模式以維持公共連接點(diǎn)電壓的穩(wěn)定，并且使光伏電源工作在光伏陣列輸出最 大功率的狀態(tài)；在主電網(wǎng)故障運(yùn)行的情況下，可以根據(jù)主電網(wǎng)的暫態(tài)電壓擾動和暫態(tài)電流 擾動的變化，平滑轉(zhuǎn)換并聯(lián)功率接口至串聯(lián)聯(lián)接模式，適應(yīng)主電網(wǎng)故障中大擾動的寬范圍 變化，高效支撐光伏發(fā)電系統(tǒng)低電壓穿越和主電網(wǎng)的暫態(tài)穩(wěn)定，平滑切除并聯(lián)功率接口使 光伏電源進(jìn)入孤島運(yùn)行模式，確保光伏電源和主電網(wǎng)的安全。兼柔性調(diào)壓功能的光伏電源 接入單相功率接口可以提高光伏電源運(yùn)行的靈活性，可以消除串并聯(lián)功率接口存在閑置狀 態(tài)的弊端，可以彌補(bǔ)現(xiàn)有的光伏電源并聯(lián)模式缺乏動態(tài)電壓恢復(fù)能力的不足和未能有效抑 制電壓型電能質(zhì)量擾動的不足，可以使用串并聯(lián)功率接口中DC/AC變流器的一半數(shù)量實(shí)現(xiàn) 串并聯(lián)功率接口所具有的功能，性價比得到明顯提高，實(shí)現(xiàn)高效性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性的良好 結(jié)合，具有廣泛的實(shí)用性，工程應(yīng)用價值重大。
[0031] 上述對實(shí)施例的描述是為了便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠理解和應(yīng)用本 案技術(shù)，熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可輕易對這些實(shí)例做出各種修改，并把在此說明的一 般原理應(yīng)用到其它實(shí)施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本案不限于以上實(shí)施例，本領(lǐng) 域的技術(shù)人員根據(jù)本案的揭示，對于本案做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本案的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種兼柔性調(diào)壓功能的光伏電源接入單相功率接口，其特征在于，由DC/DC變流器、 DC/AC變流器和柔性串并聯(lián)轉(zhuǎn)換電路組成； DC/DC變流器的主電路采用雙可控功率器件并聯(lián)的BUCK-BOOST斬波電路，通過合適的 最大功率跟蹤控制方法，根據(jù)光伏電源的最高電壓電流值實(shí)時調(diào)節(jié)可控功率器件占空比， 使光伏電源的光伏陣列輸出最大的功率； DC/AC變流器的主電路采用全控型單相電壓逆變器電路，合適的PWM信號生成方法產(chǎn) 生PWM信號，觸發(fā)DC/AC變流器中的可控功率器件的觸發(fā)極，控制可控功率器件通斷的時 亥IJ、時長和順序； 柔性串并聯(lián)轉(zhuǎn)換電路由固態(tài)開關(guān)和電容器組成。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的兼柔性調(diào)壓功能的光伏電源接入單相功率接口，其特征在 于：該接口是根據(jù)外部信息和指令自動調(diào)節(jié)分布式光伏電源與主電網(wǎng)聯(lián)接的聯(lián)接方式和功 率接口的運(yùn)行拓?fù)洹?. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的兼柔性調(diào)壓功能的光伏電源接入單相功率接口，其特征在 于：所述柔性串并聯(lián)功率接口的動態(tài)拓?fù)浒ú⒙?lián)功率接口拓?fù)?、串?lián)功率接口拓?fù)浜痛?并聯(lián)功率接口拓?fù)洹?br>【文檔編號】H02J3/38GK105990851SQ201510076584
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月13日
【發(fā)明人】張捷, 粟時平, 胡世昊, 劉桂英, 粟淵愷, 鄧宇恩, 劉慶峰
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)江西省電力公司九江供電分公司, 長沙理工大學(xué)