大功率可再生能量回饋并網(wǎng)裝置

摘要：本文從控制原理、系統(tǒng)技術(shù)特性、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析等方面簡明扼要之闡述了大功率可再生能源回饋并網(wǎng)裝置。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：此裝置具有網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)高，電流諧波小，呈現(xiàn)受控電流源特性，易于多單元并聯(lián)，動態(tài)響應(yīng)快，整體效率優(yōu)等特點(diǎn)。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：
關(guān)鍵詞： 能量回饋 功率因數(shù) 電流源

Abstract: This paper tell us briefly the renewable energy couplinginstallment in control ,application , experimental and so on. This installment has the net side power factor high,current harmonics small, presents is controlled the current supplycharacteristic, the easy multi- units parallel, the dynamic responseto be quick, overall efficiency higher characteristic.
Key woeds: renewable energy power factor Current supply

一、 引言

　　 在交-直-交控制系統(tǒng)和風(fēng)能、太陽能等可再生能源控制系統(tǒng)中，可再生能源之處理，一般有超級電容貯能、電磁軸承飛輪貯能、純電阻消耗及回饋并網(wǎng)等方法。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：針對大功率再生能源系統(tǒng)來講，超級電容貯能具有投入成本大、維護(hù)費(fèi)用高等缺點(diǎn)；電磁軸承飛輪貯能目前仍在實(shí)驗(yàn)室階段，湖南陽光電子學(xué)校維修專家認(rèn)為：也許存在一定技術(shù)難題；純電阻能耗制動結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠，操作方便，但發(fā)出之能量全部轉(zhuǎn)化為電阻之熱能消耗掉，所以效率非常低，在絕大多數(shù)可再生能源控制系統(tǒng)中是不適合應(yīng)用之；而可再生能源回饋并網(wǎng)系統(tǒng)既可以解決效率低之問題，又可以減少投入成本，提高運(yùn)行效率，屬于當(dāng)今世界之一種“綠色”電力電子變換技術(shù)。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：國內(nèi)許多高校和研究所都把此當(dāng)作研究熱點(diǎn)，查閱近幾年信息來看，其實(shí)在運(yùn)行實(shí)際產(chǎn)品不多，大多數(shù)只談到實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，且樣機(jī)中幾個關(guān)鍵參數(shù)與實(shí)際產(chǎn)品有較大差距。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：針對此問題，我們山東新風(fēng)光電子科技發(fā)展有限公司投入大量人力、物力，用幾年之時間研發(fā)出兆瓦級之大功率可再生能源回饋并網(wǎng)裝置。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：

二、 系統(tǒng)控制原理

　　大電流再生能源回饋裝置之單個單元主電路如圖1所示。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：主電路拓?fù)洳捎?/P>

圖1 單元主電路圖

    三電平電路，每一相橋臂4個開關(guān)元件有三種正常之開關(guān)模式。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：以A相為例：Ug1和Ug2導(dǎo)通時，A相輸出+U0/2；Ug2和Ug3導(dǎo)通時，A相輸出零電平；Ug3和Ug4導(dǎo)通時，A相輸出-U0/2。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：如果用Sa、Sb、Sc分別表示各橋臂之開關(guān)狀態(tài)，每一橋臂都有三種開關(guān)狀態(tài)，如表1所列。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為： 

表1 單元A相開關(guān)狀態(tài)

　　當(dāng)裝置功率大時，需要這樣幾個主電路并聯(lián)，并聯(lián)時需考慮均流與環(huán)流及其相位問題，同時采用二極管鉗位之三電平電路需考慮直流端電容中點(diǎn)電位不平衡問題，在軟件PWM波生成電路中尤其注重此點(diǎn)。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：

    圖2是大功率再生能源回饋裝置之控制方塊圖。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：整個裝置之控制系統(tǒng)是電壓外環(huán)與電流內(nèi)環(huán)之雙閉環(huán)控制控制。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：在圖2中，1-系統(tǒng)母線給定值，2-電壓調(diào)節(jié)器，3-電流調(diào)節(jié)器，4-PWM信號生成部分，5-主功率器件電路，6-均流與環(huán)流抑制電路，7-交流電網(wǎng)，8-相電流檢測電路，9-相電壓檢測、同步信號生成及母線電壓采集電路。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：首先裝置之控制系統(tǒng)實(shí)時檢測系統(tǒng)母線，當(dāng)高于某一設(shè)定值時，系統(tǒng)投入工作，母線檢測值與母線設(shè)定值做差，其值輸入電壓調(diào)節(jié)器經(jīng)過一定控制運(yùn)算，完成電壓外環(huán)之控制功能，電壓調(diào)節(jié)器之輸出便是電壓外環(huán)之輸出信號，同時也是電流內(nèi)環(huán)之給定信號，其值與系統(tǒng)檢測到之實(shí)時電流做差，再經(jīng)過電流調(diào)節(jié)器之控制運(yùn)算，完成電流內(nèi)環(huán)之控制功能。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：此方塊之輸出直接送給PWM信號生成部分，其生成之PWM波送給主功率器件電路， 后多個主功率器件單元電路并聯(lián)，經(jīng)過均流與環(huán)流抑制電路直接連到交流電網(wǎng)上。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：整個大電流再生能源回饋裝置控制系統(tǒng)就是這樣電壓外環(huán)與電流內(nèi)環(huán)相互作用之雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：

圖2 系統(tǒng)控制方塊圖

三、 系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)

　　大功率可再生能源回饋并網(wǎng)裝置實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)側(cè)電流正弦化，且能運(yùn)行于單位功率因數(shù)，呈現(xiàn)出電流源特性，因而真正實(shí)現(xiàn)了電力電子之“綠色”電能變換技術(shù)，控制系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)簡述如下：

　　（一）控制系統(tǒng)是電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)之雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：電壓外環(huán)是母線電壓檢測值與設(shè)定值，以及網(wǎng)側(cè)相電壓之同步信號生成電路相互作用，經(jīng)過電壓調(diào)節(jié)器輸出電流內(nèi)環(huán)之給定值。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：電流內(nèi)環(huán)是整個控制系統(tǒng)之核心，其實(shí)，整個控制系統(tǒng)從核心上說就是網(wǎng)側(cè)電流之控制，也就是電流內(nèi)環(huán)之控制。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：

　�。ǘ�）控制系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)呈電流源特性，容易做多單元并聯(lián)裝置，易于可再生能源回饋并網(wǎng)裝置大功率化，能大功率化需要解決許多實(shí)際問題。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：

　�。ㄈ�）網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)可調(diào)，可再生能源回饋并網(wǎng)裝置可以做到負(fù)單位功率因數(shù)運(yùn)行。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：

　�。ㄋ模┚W(wǎng)側(cè)電流波形正弦化，電流總諧波（THD）遠(yuǎn)小于5%。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：

　�。ㄎ澹┲麟娐凡捎萌�電平電路，從電路拓?fù)渖暇陀欣�于減小網(wǎng)側(cè)電流諧波且輸入輸出電壓范圍廣。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：

　　（六）控制系統(tǒng)采用數(shù)字化控制，運(yùn)用了現(xiàn)代控制理論與現(xiàn)代電力電子技術(shù)相結(jié)合，使裝置易于控制，容易掌握。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：

　�。ㄆ撸┚哂兄绷鹘臃础⑦^流、短路、溫度以及網(wǎng)側(cè)電壓異常等保護(hù)功能。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：

　�。ò耍┚哂袆討B(tài)響應(yīng)快，能在短時間內(nèi)輸出大電流，整體效率高等優(yōu)點(diǎn)。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：

四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

　　我公司做之大功率可再生能源回饋并網(wǎng)裝置經(jīng)鐵道部產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢驗(yàn)證明：具有輸出功率大、網(wǎng)側(cè)電流波形好、整體效率高等特點(diǎn)。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：表2是功率因數(shù)、直流側(cè)輸入電壓、網(wǎng)側(cè)交流電流及整體效率之簡表。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：

表2

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