大功率可再生能量回馈并网装置

摘要：本文从控制原理、系统技术特性、实验结果分析等方面简明扼要之阐述了大功率可再生能源回馈并网装置。阳光电子学校维修专家分析认为：此装置具有网侧功率因数高，电流谐波小，呈现受控电流源特性，易于多单元并联，动态响应快，整体效率优等特点。阳光电子学校维修专家分析认为：
关键词： 能量回馈 功率因数 电流源

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-交控制系统和风能、太阳能等可再生能源控制系统中，可再生能源之处理，一般有超级电容贮能、电磁轴承飞轮贮能、纯电阻消耗及回馈并网等方法。阳光电子学校维修专家分析认为：针对大功率再生能源系统来讲，超级电容贮能具有投入成本大、维护费用高等缺点；电磁轴承飞轮贮能目前仍在实验室阶段，湖南阳光电子学校维修专家认为：也许存在一定技术难题；纯电阻能耗制动结构简单，运行可靠，操作方便，但发出之能量全部转化为电阻之热能消耗掉，所以效率非常低，在绝大多数可再生能源控制系统中是不适合应用之；而可再生能源回馈并网系统既可以解决效率低之问题，又可以减少投入成本，提高运行效率，属于当今世界之一种“绿色”电力电子变换技术。阳光电子学校维修专家分析认为：国内许多高校和研究所都把此当作研究热点，查阅近几年信息来看，其实在运行实际产品不多，大多数只谈到实验样机，且样机中几个关键参数与实际产品有较大差距。阳光电子学校维修专家分析认为：针对此问题，我们山东新风光电子科技发展有限公司投入大量人力、物力，用几年之时间研发出兆瓦级之大功率可再生能源回馈并网装置。阳光电子学校维修专家分析认为：

二、 系统控制原理

　　大电流再生能源回馈装置之单个单元主电路如图1所示。阳光电子学校维修专家分析认为：主电路拓扑采用

图1 单元主电路图

    三电平电路，每一相桥臂4个开关元件有三种正常之开关模式。阳光电子学校维修专家分析认为：以A相为例：Ug1和Ug2导通时，A相输出+U0/2；Ug2和Ug3导通时，A相输出零电平；Ug3和Ug4导通时，A相输出-U0/2。阳光电子学校维修专家分析认为：如果用Sa、Sb、Sc分别表示各桥臂之开关状态，每一桥臂都有三种开关状态，如表1所列。阳光电子学校维修专家分析认为： 

表1 单元A相开关状态

　　当装置功率大时，需要这样几个主电路并联，并联时需考虑均流与环流及其相位问题，同时采用二极管钳位之三电平电路需考虑直流端电容中点电位不平衡问题，在软件PWM波生成电路中尤其注重此点。阳光电子学校维修专家分析认为：

    图2是大功率再生能源回馈装置之控制方块图。阳光电子学校维修专家分析认为：整个装置之控制系统是电压外环与电流内环之双闭环控制控制。阳光电子学校维修专家分析认为：在图2中，1-系统母线给定值，2-电压调节器，3-电流调节器，4-PWM信号生成部分，5-主功率器件电路，6-均流与环流抑制电路，7-交流电网，8-相电流检测电路，9-相电压检测、同步信号生成及母线电压采集电路。阳光电子学校维修专家分析认为：首先装置之控制系统实时检测系统母线，当高于某一设定值时，系统投入工作，母线检测值与母线设定值做差，其值输入电压调节器经过一定控制运算，完成电压外环之控制功能，电压调节器之输出便是电压外环之输出信号，同时也是电流内环之给定信号，其值与系统检测到之实时电流做差，再经过电流调节器之控制运算，完成电流内环之控制功能。阳光电子学校维修专家分析认为：此方块之输出直接送给PWM信号生成部分，其生成之PWM波送给主功率器件电路， 后多个主功率器件单元电路并联，经过均流与环流抑制电路直接连到交流电网上。阳光电子学校维修专家分析认为：整个大电流再生能源回馈装置控制系统就是这样电压外环与电流内环相互作用之双闭环控制系统。阳光电子学校维修专家分析认为：

图2 系统控制方块图

三、 系统技术特点

　　大功率可再生能源回馈并网装置实现了网侧电流正弦化，且能运行于单位功率因数，呈现出电流源特性，因而真正实现了电力电子之“绿色”电能变换技术，控制系统技术特点简述如下：

　　（一）控制系统是电压外环和电流内环之双闭环控制系统。阳光电子学校维修专家分析认为：电压外环是母线电压检测值与设定值，以及网侧相电压之同步信号生成电路相互作用，经过电压调节器输出电流内环之给定值。阳光电子学校维修专家分析认为：电流内环是整个控制系统之核心，其实，整个控制系统从核心上说就是网侧电流之控制，也就是电流内环之控制。阳光电子学校维修专家分析认为：

　　（二）控制系统网侧呈电流源特性，容易做多单元并联装置，易于可再生能源回馈并网装置大功率化，能大功率化需要解决许多实际问题。阳光电子学校维修专家分析认为：

　　（三）网侧功率因数可调，可再生能源回馈并网装置可以做到负单位功率因数运行。阳光电子学校维修专家分析认为：

　　（四）网侧电流波形正弦化，电流总谐波（THD）远小于5%。阳光电子学校维修专家分析认为：

　　（五）主电路采用三电平电路，从电路拓扑上就有利于减小网侧电流谐波且输入输出电压范围广。阳光电子学校维修专家分析认为：

　　（六）控制系统采用数字化控制，运用了现代控制理论与现代电力电子技术相结合，使装置易于控制，容易掌握。阳光电子学校维修专家分析认为：

　　（七）具有直流接反、过流、短路、温度以及网侧电压异常等保护功能。阳光电子学校维修专家分析认为：

　　（八）具有动态响应快，能在短时间内输出大电流，整体效率高等优点。阳光电子学校维修专家分析认为：

四、实验结果分析

　　我公司做之大功率可再生能源回馈并网装置经铁道部产品质量监督检验中心检验证明：具有输出功率大、网侧电流波形好、整体效率高等特点。阳光电子学校维修专家分析认为：表2是功率因数、直流侧输入电压、网侧交流电流及整体效率之简表。阳光电子学校维修专家分析认为：

表2

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