專利名稱：一種具有諧波控制功能的電能調(diào)度裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬儲能裝置技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及ー種具有諧波控制功能的電能調(diào)度裝置。
背景技術(shù)：
當由眾多儲能系統(tǒng)向電網(wǎng)做并網(wǎng)發(fā)電時，將面臨了諧波控制與電能質(zhì)量優(yōu)化的挑戰(zhàn)，由于不同儲能系統(tǒng)對大電網(wǎng)的并網(wǎng)而導致電網(wǎng)質(zhì)量的下降。由于儲能系統(tǒng)大多采用了 DC/AC的逆變技術(shù)向電網(wǎng)傳輸電能，因此存在著大量的高次諧波對電網(wǎng)的影響，當有過多的儲能系統(tǒng)向電網(wǎng)發(fā)出并網(wǎng)需求后，各種劣質(zhì)的電能(含高次諧波)涌入電網(wǎng)，最終將使得原本清潔的能源系統(tǒng)處于劣質(zhì)狀態(tài)。再者，當不同儲能系統(tǒng)同時向電網(wǎng)發(fā)送電能的同時，其互相間的干擾、高次諧波的相互擾動，將產(chǎn)生不可預測的后果。隨著電網(wǎng)對電能量需求的曾加、并網(wǎng)的儲能系統(tǒng)增加，一種影響和破壞電網(wǎng)質(zhì)量的趨勢在蔓延和増大。本實用新型的目的，就是在向電網(wǎng)進行儲能的過程中，對電網(wǎng)的質(zhì)量進行匹配性補償，以使電網(wǎng)不至于由于本系統(tǒng)的加入而影響其質(zhì)量。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供ー種具有諧波控制功能的電能調(diào)度裝置，即在每個儲能系統(tǒng)的并網(wǎng)前加裝ー個諧波處理裝置，該裝置的投切數(shù)量依照所需求的優(yōu)化過程分量而實現(xiàn)分步投切，充分避免了由于不同儲能系統(tǒng)對大電網(wǎng)的并網(wǎng)而導致電網(wǎng)質(zhì)量的下降問題。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供ー種具有諧波控制功能的電能調(diào)度裝置，包括主控制器、水能發(fā)電調(diào)節(jié)控制器和若干個涓流處理與存儲器，所述的若干個涓流處理與存儲器并聯(lián)后依次與前置適配超級電容、電量平衡處理器、充電控制器、超級電容與動カ電池組、逆變控制器相連，所述的主控制器分別與前置適配超級電容、電量平衡處理器、充電控制器、超級電容與動カ電池組、逆變控制器相連，所述的水能發(fā)電調(diào)節(jié)控制器與主控制器相連，所述的充電控制器和逆變控制器分別通過第一接觸器和第二接觸器與外部線網(wǎng)聯(lián)通，所述的第二接觸器與外部線網(wǎng)之間連有諧波處理器。所述的主控制器采用DSP+FPGA構(gòu)建，實現(xiàn)自動控制和參數(shù)調(diào)節(jié)，完成所述裝置的所有功能的綜合調(diào)度和輸出，包括水能轉(zhuǎn)換過程中的旋轉(zhuǎn)葉輪調(diào)節(jié)其算法。所述的諧波處理器為功率因數(shù)補償?shù)哪K。所述的充電控制器是ー個DC/DC充電裝置，實現(xiàn)將超級電容上的能量進行轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移至儲能電池組上，并進行保存。所述的超級電容的單體容量是4000F/2. 7V。有益效果本實用新型在每個儲能系統(tǒng)的并網(wǎng)前加裝ー個諧波處理裝置，該裝置的投切數(shù)量依照所需求的優(yōu)化過程分量而實現(xiàn)分步投切，充分避免了由于不同儲能系統(tǒng)對大電網(wǎng)的并網(wǎng)而導致電網(wǎng)質(zhì)量的下降問題。

圖I為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實用新型儲能裝置的內(nèi)部補償機制圖。圖3為本實用新型的主控制器的流程圖。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例，進ー步闡述本實用新型。應理解，這些實施例僅用于說明本實用新型而不用于限制本實用新型的范圍。此外應理解，在閱讀了本實用新型講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本實用新型作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申 請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。如圖I所示，本實用新型包括主控制器I、水能發(fā)電調(diào)節(jié)控制器3和若干個涓流處理與存儲器4，所述的若干個涓流處理與存儲器4并聯(lián)后依次與前置適配超級電容5、電量平衡處理器6、充電控制器7、超級電容與動カ電池組8、逆變控制器9相連，所述的主控制器I分別與前置適配超級電容5、電量平衡處理器6、充電控制器7、超級電容與動カ電池組8、逆變控制器9相連，所述的水能發(fā)電調(diào)節(jié)控制器3與主控制器I相連，所述的充電控制器7和逆變控制器9分別通過第一接觸器10和第二接觸器11與外部線網(wǎng)聯(lián)通，所述的第二接觸器11與外部線網(wǎng)之間連有諧波處理器12。如圖I所示，圖中I-本裝置的主控制器，采用了 DSP+FPGA的構(gòu)建，實現(xiàn)自動控制和參數(shù)調(diào)節(jié)，所有調(diào)節(jié)過程參數(shù)都由其完成。本控制器完成了所有功能的綜合調(diào)度和輸出。水能轉(zhuǎn)換過程中的旋轉(zhuǎn)葉輪調(diào)節(jié)其算法也由其完成。2-在本控制器中還實現(xiàn)對電池儲能系統(tǒng)、超級電容動態(tài)參數(shù)的管理，即所謂的BMS系統(tǒng)功能實現(xiàn)。儲能系統(tǒng)的控制和狀態(tài)管理在本系統(tǒng)中為能量的存儲以及電池的壽命延長是非常重要的。在本裝置中，一個人機界面的控制，負責人與設備的交互界面，也是由其實現(xiàn)。3-水能發(fā)電調(diào)節(jié)控制過程是本控制器內(nèi)容的核心之一，在調(diào)節(jié)過程中，由系統(tǒng)負責采集前端轉(zhuǎn)換裝置獲得的能量，然后輸出水能轉(zhuǎn)換旋轉(zhuǎn)葉輪的角度調(diào)整，調(diào)整的優(yōu)化參數(shù)由DSP與FPGA組合后演算得出，然后由通訊系統(tǒng)負責傳遞參數(shù)。4-涓流處理是能將微小、不穩(wěn)定、斷續(xù)的能量進行采集的重要部分，當系統(tǒng)前端得到的能量不足以滿足額定需求時，系統(tǒng)通過前端的低壓超級電容模組實現(xiàn)能量的累加和暫存。5-前端的超級電容為串聯(lián)方式，其目的是為了將低壓模式經(jīng)過組合完成向高壓的轉(zhuǎn)換，用以向后續(xù)電路提供足夠的功率和能量。6-由于前端輸入的能量處于不穩(wěn)定狀態(tài)，從電能角度很明顯，其超級電容各端的電壓是不平衡的，在本階段，將使得超級電容進行電壓平衡，將過多能量的部分轉(zhuǎn)移至低能量部分，系統(tǒng)將處于相對平衡狀態(tài)。[0026]7-這部分是ー個DC/DC充電裝置，實現(xiàn)將超級電容上的能量進行轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移至儲能電池組上，進行保存。8-這是由超級電容和儲能電池組成的電堆系統(tǒng)，用以保存完整的能量系統(tǒng)，其電壓等級系處于等待逆變的狀態(tài)，隨時可以向電網(wǎng)逆變所需的電能。所有逆變過程將由DSP+FPGA實現(xiàn)調(diào)控。9-逆變控制器，這是常規(guī)的逆變電源變換器，負責向市電網(wǎng)絡發(fā)送電能。其參數(shù)可以是 380VAC 或 220VAC。10-本接觸器是將外部線網(wǎng)的能量回送至儲能系統(tǒng)，當本接觸器在DSP的控制下閉合后，系統(tǒng)將會將電網(wǎng)的能量輸入至本系統(tǒng)，即所謂的在電網(wǎng)閑置狀態(tài)時將多余能量取回保存。11-本接觸器合閘后便向線網(wǎng)傳輸能量，即完成所謂的向電網(wǎng)送電。 12-這是本儲能系統(tǒng)的核心，功率因數(shù)補償?shù)哪K，當本裝置向電網(wǎng)發(fā)電的同時，本模塊系統(tǒng)將被激活，實現(xiàn)諧波的調(diào)整，其調(diào)節(jié)的過程被實時控制和優(yōu)化的。·當本實用新型裝置接收到并網(wǎng)發(fā)電指令后，系統(tǒng)將向電網(wǎng)控制系統(tǒng)報告其功率因數(shù)當前補償?shù)牧?初始狀態(tài)處于下限的1/4)，該參數(shù)可設置可調(diào)。報告該補償量的目的是為了讓上位的集控系統(tǒng)具有調(diào)節(jié)參數(shù)的基本參量。經(jīng)過ー個當量時間(其當量時間是能被設置)，本裝置將收到更改優(yōu)化調(diào)節(jié)參數(shù)的修改值，系統(tǒng)將依照上位系統(tǒng)給出的調(diào)節(jié)量，進行就地補償，其補償過程將依照了給定調(diào)節(jié)量進行設置，當新的補償參數(shù)修正后，本系統(tǒng)將進入下一輪的等待，即等待下一過程的修正量。給出諧波補償指令后，系統(tǒng)將依照對自行發(fā)出的指令對其修正量進行測量，將修正的結(jié)果與補償量進行對比，以確定修正過程的敏感程度。其敏感程度決定了不同能量輸出狀態(tài)下的補償能力。所測得的該參數(shù)是非常重要的，這個參數(shù)將被本系統(tǒng)在下一輪的數(shù)據(jù)傳遞交換時進行傳輸，用以將使得上位系統(tǒng)的算法因子得以修復和優(yōu)化(詳細的算法將不在本專利中予以論述)?？梢酝普?，當電網(wǎng)系統(tǒng)下掛的各個子系統(tǒng)都具有功率因數(shù)補償功能，因此儲能系統(tǒng)的發(fā)電、并網(wǎng)送出的電能其質(zhì)量是能得到保證的，這就是本專利的核心所在。由于有了儲能系統(tǒng)的功率因數(shù)補償，其結(jié)果是對電網(wǎng)的質(zhì)量提高是具有積極意義的。值得ー提的是，當輸電能量的變換后，加之對各個時段的功率因數(shù)補償量進行調(diào)節(jié)，將對整個電網(wǎng)產(chǎn)生積極的影響和貢獻。儲能裝置的內(nèi)部補償機制顯示圖如圖2所示。圖3為本實用新型的主控制器的流程圖。當本裝置獲得給定的調(diào)節(jié)參數(shù)時，系統(tǒng)將啟動星星形補償調(diào)節(jié)或三角形補償調(diào)節(jié)，其確定哪一路調(diào)節(jié)，由上位系統(tǒng)給予的參數(shù)決定。眾所周知，其三角形補償與星形補償結(jié)果將會有差異，這些差異，將轉(zhuǎn)換成數(shù)字而被系統(tǒng)傳遞，用于調(diào)節(jié)算法的修正，用以優(yōu)化補償參數(shù)。
權(quán)利要求1.ー種具有諧波控制功能的電能調(diào)度裝置，包括主控制器(I)、水能發(fā)電調(diào)節(jié)控制器(3)和若干個涓流處理與存儲器(4)，其特征在于所述的若干個涓流處理與存儲器(4)并聯(lián)后依次與前置適配超級電容(5)、電量平衡處理器(6)、充電控制器(7)、超級電容與動カ電池組(8)、逆變控制器(9)相連，所述的主控制器(I)分別與前置適配超級電容(5)、電量平衡處理器(6)、充電控制器(7)、超級電容與動カ電池組(8)、逆變控制器(9)相連，所述的水能發(fā)電調(diào)節(jié)控制器(3 )與主控制器(I)相連，所述的充電控制器(7 )和逆變控制器(9 )分別通過第一接觸器(10)和第二接觸器(11)與外部線網(wǎng)聯(lián)通，所述的第二接觸器(11)與外部線網(wǎng)之間連有諧波處理器(12)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種具有諧波控制功能的電能調(diào)度裝置，其特征在于所述的諧波處理器(12)為功率因數(shù)補償?shù)哪K。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種具有諧波控制功能的電能調(diào)度裝置，其特征在于所述的充電控制器(7)是ー個DC/DC充電裝置，實現(xiàn)將超級電容上的能量進行轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移至儲能電池組上，并進行保存。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種具有諧波控制功能的電能調(diào)度裝置，其特征在于所述的超級電容的單體容量是4000F/2. 7V。
專利摘要本實用新型涉及一種具有諧波控制功能的電能調(diào)度裝置，若干個涓流處理與存儲器并聯(lián)后依次與前置適配超級電容、電量平衡處理器、充電控制器、超級電容與動力電池組、逆變控制器相連，所述的主控制器分別與前置適配超級電容、電量平衡處理器、充電控制器、超級電容與動力電池組、逆變控制器相連，所述的水能發(fā)電調(diào)節(jié)控制器與主控制器相連，所述的充電控制器和逆變控制器分別通過接觸器和接觸器與外部線網(wǎng)聯(lián)通，所述的接觸器與外部線網(wǎng)之間連有諧波處理器。本實用新型在每個儲能系統(tǒng)的并網(wǎng)前加裝一個諧波處理裝置，該裝置的投切數(shù)量依照所需求的優(yōu)化過程分量而實現(xiàn)分步投切，充分避免了由于不同儲能系統(tǒng)對大電網(wǎng)的并網(wǎng)而導致電網(wǎng)質(zhì)量的下降問題。
文檔編號G05B19/418GK202455091SQ20112055356
公開日2012年9月26日 申請日期2011年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月27日
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