專利名稱：可再生能源回饋并網(wǎng)電路及其控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可再生能源回饋并網(wǎng)電路及其上述回饋并網(wǎng)電路的控制裝置，屬于電能能量再生回饋的電力電子變換技術(shù)，用于電動機，城市交通軌道，靜止無功補償器，有源電力濾波器，統(tǒng)一潮流控制器，超導(dǎo)儲能，新型UPS以及太陽能，風(fēng)能等可再生能源的并網(wǎng)發(fā)電等。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中處理可再生能源的方法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。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、維護費用高等缺點；電磁軸承飛輪貯能目前仍在實驗室階段，可能存在一定技術(shù)難題；純電阻能耗制動結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，操作方便，但發(fā)出的能量全部轉(zhuǎn)化為電阻的熱能消耗掉，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)用的。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為了克服以上技術(shù)的不足，提供了一種可再生能源回饋并網(wǎng)電路及其控制裝置，以解決現(xiàn)有的再生能源系統(tǒng)中運行效率低、投入成本高的不足，具有工作可靠，性能好，網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)高，電流總諧波(THD)低等特點，屬于當(dāng)今世界的一種“綠色”電力電子變換技術(shù)。
本發(fā)明是通過以下措施來實現(xiàn)的本發(fā)明的可再生能源回饋并網(wǎng)電路，是由輸入直流電、功率單元、均流電感和輸出交流電依次連接組成，其特別之處在于所述的功率單元是由并聯(lián)在正負母線之間的吸收濾波電路和位于吸收濾波電路后并聯(lián)在正負母線之間的電平電路組成；電平電路是由串聯(lián)的功率器件和嵌位二極管組成，電平電路的每相嵌位二極管的中點相連后與濾波吸收電路的中間連接，電平電路的每相功率器件的串聯(lián)中點分別經(jīng)過均流電感與輸出交流電連接。
本發(fā)明的可再生能源回饋并網(wǎng)電路，所述的功率單元和均流電感均為兩個或兩個以上，多個功率單元的輸入端與輸入直流電連接、輸出端分別與相應(yīng)的均流電感連接；多個均流電感輸出端分別并聯(lián)后與交流電連接。
本發(fā)明的可再生能源回饋并網(wǎng)電路，所述的電平電路為兩電平電路、三電平電路、五電平電路或者七電平電路，也可以是其它的多電平電路。
本發(fā)明的可再生能源回饋并網(wǎng)電路，吸收濾波電路是由兩個濾波電容串聯(lián)組成。
上述可再生能源回饋并網(wǎng)電路的控制裝置，其特別之處在于母線電壓給定信號后接電壓調(diào)節(jié)器，電壓調(diào)節(jié)器后接電流調(diào)節(jié)器，電流調(diào)節(jié)器后接PWM信號生成電路，PWM信號生成電路后接可再生能源回饋并網(wǎng)電路，可再生能源回饋并網(wǎng)電路后接均流與環(huán)流抑制電路，均流與環(huán)流抑制電路后接電網(wǎng)，在均流與環(huán)流抑制電路及電網(wǎng)之間連接有電流取樣電路和電壓取樣及同步信號生成電路，電流取樣電路后接電流調(diào)節(jié)器，電壓取樣及同步信號生成電路后接電壓調(diào)節(jié)器。
本發(fā)明的可再生能源回饋并網(wǎng)電路的控制裝置，涉及現(xiàn)代電力電子元器件模塊化技術(shù)，PWM調(diào)制技術(shù)，載波相移多重化技術(shù)，并聯(lián)均流技術(shù)等等，是一種電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，母線實際電壓與設(shè)定電壓相比較，得到誤差信號經(jīng)過電壓調(diào)節(jié)器，形成系統(tǒng)電壓外環(huán)，電壓調(diào)節(jié)器的輸出與網(wǎng)側(cè)電壓取樣及同步信號相作用產(chǎn)生電流內(nèi)外給定，此后在與網(wǎng)側(cè)電流取樣相比較，經(jīng)過電流調(diào)節(jié)器形成電流內(nèi)環(huán)，電流調(diào)節(jié)器的輸出經(jīng)過PWM信號生成電路，PWM信號生成電路生成PWM波經(jīng)過驅(qū)動電路直接驅(qū)動主功率器件電路，主功率器件電路把直流變成交流經(jīng)過均流與環(huán)流抑制電路直接回饋到電網(wǎng)，這樣便形成電壓外環(huán)電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。
如果可再生能源回饋裝置的回饋能量小，額定電壓低，可以用兩電平通用拓撲電路，如果額定電壓低，但容量大，可以用兩電平，多模塊或多單元并聯(lián)技術(shù)；如果額定電壓高，但容量不大，可以用三電平或多電平通用拓撲，如果本發(fā)明的裝置容量大，額定電壓高，可以用三電平或多電平，多模塊或單元并聯(lián)技術(shù)，在模塊并聯(lián)中要注意模塊均流技術(shù)，在單元并聯(lián)中要注意PWM調(diào)制技術(shù)，載波相移多重化技術(shù)，并聯(lián)均流控制等技術(shù)。
如果直流母線電壓在750V-1850V之間，可以考慮二極管嵌位的三電平IGBT主電路，在系統(tǒng)容量大時，在考慮單元并聯(lián)，每個單元載波具有一定的相移，則并聯(lián)后的總電流諧波可以減少許多。在三電平多單元并聯(lián)的可再生能源回饋并網(wǎng)電路中，正負母線電壓實際值與母線設(shè)定值經(jīng)過電壓調(diào)節(jié)器，其輸出與網(wǎng)側(cè)電壓取樣電路和同步信號可成電路相作用，同樣產(chǎn)生電流內(nèi)環(huán)的給定電流信號，此信號在與網(wǎng)側(cè)電流取樣經(jīng)過電流調(diào)節(jié)器，三電平PWM波生成電路，去驅(qū)動IGBT三電平功率主攻率器件，用三電平多單元并聯(lián)技術(shù)，可以做到輸出功率大，網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)高，電流總諧波(THD)小于5％，且調(diào)整響應(yīng)快，系統(tǒng)易于控制。
本發(fā)明的有益效果是，可以提高再生能源的運行效率，降低成本，并具有工作可靠，性能好，網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)高，電流總諧波(THD)低等特點，屬于當(dāng)今世界的一種“綠色”電力電子變換技術(shù)。


圖1是本發(fā)明所述的一種二極管嵌位的三電平電路的可再生能源回饋并網(wǎng)電路。
圖2是本發(fā)明所述的一種要求容量大時的三電平電路多單元并聯(lián)的可再生能源回饋并網(wǎng)電路。
圖3是發(fā)明所述的可再生能源回饋并網(wǎng)電路的控制裝置的方塊圖。
圖中，1、功率器件，2、電平電路，3、濾波吸收電路，4、功率單元，11、母線電壓給定信號，12、電壓調(diào)節(jié)器，13、電流調(diào)節(jié)器，14、PWM信號生成電路，15、可再生能源回饋并網(wǎng)電路，16、均流與環(huán)流抑制電路，17、電流取樣電路，18、電壓取樣及同步信號生成電路，19、電網(wǎng)。
L、L1……Ln均流電感，C1、C2電容，D1～D6、嵌位二極管，Vdc、輸入直流電源，R、S、T輸出交流電。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作具體的說明。
實施例1如圖1所示，為一種二極管嵌位的三電平電路的可再生能源回饋并網(wǎng)電路圖。其具體結(jié)構(gòu)為外部輸入直流電源Vdc的正負母線之間并聯(lián)了由C1和C2串聯(lián)組成的吸收濾波電路3，在吸收濾波電路3后的正負母線之間并聯(lián)了一組三電平電路2，三電平電路2的每相的嵌位二極管的中點相連后，在與濾波吸收電路3的中間連接，每一相的功率器件1串聯(lián)的中點經(jīng)過一個均流電感L與輸出交流電R、S、T相連。
實施例2如圖2所示，為一種要求容量大時的三電平電路多單元并聯(lián)的可再生能源回饋并網(wǎng)電路圖。其具體結(jié)構(gòu)為外部輸入直流電源Vdc輸送給功率單元4-1，功率單元4-1經(jīng)過均流電感L1至輸出交流電R、S、T；同樣外部輸入直流電源Vdc輸送給功率單元4-2，功率單元4-2經(jīng)過均流電感L2至輸出交流電R、S、T；共有1個輸入直流電源、n個功率單元、n個均流電感，形成n個相同的功率電路，均與最后的輸出交流電R、S、T相連接。這n個相同功率電路的外部輸入同一個直流電Vdc；n個分別并聯(lián)后與輸出交流電R、S、T連接。這里的功率單元可以是兩電平電路、三電平電路、五電平電路、七電平電路或者其它的多電平電路，這種電路能夠解決電壓高和容量大時的系統(tǒng)要求。
實施例3如圖3所示，為本發(fā)明的可再生能源回饋并網(wǎng)電路的控制裝置。其具體結(jié)構(gòu)為母線電壓給定信號11傳送給電壓調(diào)節(jié)器12，電壓調(diào)節(jié)器12把輸出信號傳送給電流調(diào)節(jié)器13，電流調(diào)節(jié)器13把輸出信號傳送給PWM信號生成電路14，PWM信號生成電路14把PWM波信號傳送給可再生能源回饋并網(wǎng)電路15，可再生能源回饋并網(wǎng)電路15把直流變成交流經(jīng)過均流與環(huán)流抑制電路16直接回饋到電網(wǎng)19，在均流與環(huán)流抑制電路16及電網(wǎng)19之間設(shè)置有電流取樣電路17和電壓取樣及同步信號生成電路18，電流取樣電路17把電流取樣信號反饋到電流調(diào)節(jié)器13形成電流內(nèi)環(huán)，電壓取樣及同步信號生成電路18把電壓信號及同步信號反饋到電壓調(diào)節(jié)器12形成電壓外環(huán)，這樣最終就形成了一種電流內(nèi)環(huán)電壓外環(huán)的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種可再生能源回饋并網(wǎng)電路，是由輸入直流電、功率單元、均流電感和輸出交流電依次連接組成，其特征在于所述的功率單元(4)是由并聯(lián)在正負母線之間的吸收濾波電路(3)和位于吸收濾波電路(3)后并聯(lián)在正負母線之間的電平電路(2)組成；電平電路(2)是由串聯(lián)的功率器件(1)和嵌位二極管組成，電平電路(2)的每相嵌位二極管的中點相連后與濾波吸收電路(3)的中間連接，電平電路(2)的每相功率器件(1)的串聯(lián)中點分別經(jīng)過均流電感與輸出交流電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可再生能源回饋并網(wǎng)電路，其特征在于所述的功率單元(4)和均流電感均為兩個或兩個以上，多個功率單元(4)的輸入端與輸入直流電連接、輸出端分別與相應(yīng)的均流電感連接；多個均流電感輸出端分別并聯(lián)后與交流電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可再生能源回饋并網(wǎng)電路，其特征在于所述的電平電路(2)為兩電平電路、三電平電路、五電平電路或七電平電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可再生能源回饋并網(wǎng)電路，其特征在于吸收濾波電路(3)是由兩個濾波電容串聯(lián)組成。
5.一種權(quán)利要求1所述的可再生能源回饋并網(wǎng)電路的控制裝置，其特征在于母線電壓給定信號(11)后接電壓調(diào)節(jié)器(12)，電壓調(diào)節(jié)器(12)后接電流調(diào)節(jié)器(13)，電流調(diào)節(jié)器(13)后接PWM信號生成電路(14)，PWM信號生成電路(14)后接可再生能源回饋并網(wǎng)電路(15)，可再生能源回饋并網(wǎng)電路(15)后接均流與環(huán)流抑制電路(16)，均流與環(huán)流抑制電路(16)后接電網(wǎng)(19)，在均流與環(huán)流抑制電路(16)及電網(wǎng)(19)之間連接有電流取樣電路(17)和電壓取樣及同步信號生成電路(18)，電流取樣電路(17)后接電流調(diào)節(jié)器(13)，電壓取樣及同步信號生成電路(18)后接電壓調(diào)節(jié)器(12)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可再生能源回饋并網(wǎng)電路及其上述回饋并網(wǎng)電路的控制裝置，屬于電能能量再生回饋的電力電子變換技術(shù)，用于電動機，城市交通軌道，靜止無功補償器，有源電力濾波器，統(tǒng)一潮流控制器，超導(dǎo)儲能，新型UPS以及太陽能，風(fēng)能等可再生能源的并網(wǎng)發(fā)電等。本發(fā)明是由輸入直流電、功率單元、均流電感和輸出交流電依次連接組成，所述的功率單元是由并聯(lián)在正負母線之間的吸收濾波電路和位于吸收濾波電路后并聯(lián)在正負母線之間的電平電路組成。本發(fā)明可以提高再生能源的運行效率，降低成本，并具有工作可靠，性能好，網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)高，電流總諧波低等特點。
文檔編號H02M1/14GK1885706SQ20061004438
公開日2006年12月27日 申請日期2006年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月6日
發(fā)明者李瑞來, 胡順全 申請人:山東新風(fēng)光電子科技發(fā)展有限公司