专利名称：一种基于太阳能与蓄电池混合储能的静止同步补偿器装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电力系统静止同步补偿器(STATC0M——StaticSynchronous Compensator)设备技术领域，特别是一种基于太阳能与蓄电池混合储能的静止同步补偿器
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背景技术：
静止同步补偿器在电力系统中可以实现快速平滑地吸收感性和容性无功功率 的目的，它具有起动无冲击、调节连续、响应快速、占地面积小等优点，在调节系统电压、 校正功率因数、平衡负荷、滤除谐波等方面均具有很大的优势，目前已成为竞争激烈的新 一代无功补偿系统，是柔性交流输电系统(FACTS——Flexible Alternative Current Transmission System)的重要组成部件之一。目前，常采用太阳能电池阵列收集太阳能并 转化为电能，利用STATC0M向系统提供所需的有功功率。但单纯用太阳能也有很多限制条 件，比如阳光不足、夜间运行等。为了得到更好的控制性能，延长事故情况下的支持时间，经常需要STATC0M在一 段时间内能够向电力系统输送有功功率。但STATC0M本身没有能力控制有功功率。如果能 将其和储能系统集成在一起，则可以同时控制有功功率流和无功功率流，从而提供更加灵 活和多样的电能调节功能比。
(三)实用新型内容本实用新型的目的在于提出一种基于太阳能与蓄电池混合储能的静止同步补偿 器装置，它可以克服现有技术的不足，将太阳能与蓄电池储能技术进行配合，既实现了电力 系统负荷的峰谷特性的调节，又充分利用了新型能源。本实用新型的技术方案一种基于太阳能与蓄电池混合储能的静止同步补偿器装 置，包括电力系统，其特征在于它是由太阳能电池-蓄电池转换单元和STATC0M装置组成； 其中，所说的太阳能电池-蓄电池转换单元由功率计算模块、功率分配模块、太阳能电 池、蓄电池、电池开关模块I和电池开关模块II组成；其中所说的功率计算模块的输入端与 电力系统连接，计算所需有功功率，并将结果输送到功率分配模块；所说的功率分配模块的 输出端连接电池开关模块I的输入端和电池开关模块II的输入端；所说的电池开关模块I 的输出端连接太阳能电池；所说的电池开关模块II的输出端与蓄电池连接；所说的太阳能 电池的输出端和蓄电池的输出端与STATC0M装置连接；所说的STATC0M装置包括级联逆变器、功率驱动模块、控制模块及连接电感L组 成；所说的级联逆变器的输入端与功率驱动模块的输出端连接，其输出端通过连接电感L 接入电力系统；所说的控制模块的输入端与电力系统连接，检测系统所需无功功率信号及 有功功率信号，其输出端与功率驱动模块连接。上述所说的级联逆变器是门极可关断级联H桥三相电路，由功率驱动电路输出触发脉冲控制级联H桥电路的导通或关断。本实用新型的工作原理⑴太阳能电池输出给STATC0M的功率，它只能单向传递 给电力系统；太阳能电池输出给蓄电池的功率，它只能单向传递给蓄电池。STATC0M的输 入/输出功率，它是双向的，当向电力系传递时为正值；当电池储能不足时由电力系统通过 STATC0M向蓄电池充电，为负值。蓄电池的充放电功率，它也是双向的，当向电力系统放电， 并与太阳能电池组发出的功率一起对电力系统进行放电时为正值，充电时为负值。(2)太阳 能电池、蓄电池、STATC0M及电力系统之间功率的流动分配由功率计算模块及功率分配模块 决定。(3)功率驱动电路包括光电隔离电路和功率放大电路，分别由光电耦合器和功率放大 器组成；功率驱动电路将输入的脉冲信号经光电隔离、三极管进行放大，提供给级联H桥电 路单元的门极可关断IGBT(Insulated GateBipolar Transistor)，当功率驱动电路接收到 的比较单元的输入信号为1时，输出触发脉冲控制级联H桥电路的导通；反之使其关断，从 而实现了对级联式逆变器的自动控制。(4)门极可关断级联H桥电路包括滤波系统、耦合 电容、单模块的4个IGBT单元，N模块共计4*N个IGBT单元，它们的控制信号来自功率驱 动电路。本实用新型的优越性在于①将储能电池集成到STATC0M系统中，可以在4个象限 内稳定工作感性负载下电池充电、感性负载下电池放电、容性负载下电池充电和容性负载 下电池放电；②延长事故情况下的支持时间，从而提供更加灵活和多样的电能调节功能比； ③采用太阳能电池-蓄电池组合作为STATC0M的储能系统，在配有太阳能电池的同时配有 蓄电池，以储藏多余的能量，备阳光不足时使用，即充分利用了新型能源，又避免了单纯用 太阳能的诸多限制条件，比如阳光不足、夜间运行等。
图1为本实用新型所涉一种基于太阳能与蓄电池混合储能的静止同步补偿器装 置的总体结构示意图。图2为本实用新型所涉一种基于太阳能与蓄电池混合储能的静止同步补偿器装 置中级联逆变器的电路结构图。图3为本实用新型所涉一种基于太阳能与蓄电池混合储能的静止同步补偿器装 置中STATC0M装置的结构示意图。图4为本实用新型所涉一种基于太阳能与蓄电池混合储能的静止同步补偿器装 置的STATC0M装置中功率驱动电路结构示意图。图5为本实用新型所涉一种基于太阳能与蓄电池混合储能的静止同步补偿器装 置的太阳能电池-蓄电池电力系统能量流模图的总体结构示意图。
具体实施方式
实施例一种基于太阳能与蓄电池混合储能的静止同步补偿器装置(见图1)，包 括电力系统，其特征在于它是由太阳能电池-蓄电池转换单元和STATC0M装置组成；其中，所说的太阳能电池-蓄电池转换单元(见图2)由功率计算模块、功率分配模块、 太阳能电池、蓄电池、电池开关模块I和电池开关模块II组成；其中所说的功率计算模块的 输入端与电力系统连接，计算所需有功功率，并将结果输送到功率分配模块；所说的功率分配模块的输出端连接电池开关模块I的输入端和电池开关模块II的输入端；所说的电池开 关模块I的输出端连接太阳能电池；所说的电池开关模块II的输出端与蓄电池连接；所说 的太阳能电池的输出端和蓄电池的输出端与STATC0M装置连接；所说的STATC0M装置(见图3、图4)包括级联逆变器、功率驱动模块、控制模块 及连接电感L组成；所说的级联逆变器的输入端与功率驱动模块的输出端连接，其输出端 通过连接电感L接入电力系统；所说的控制模块的输入端与电力系统连接，检测系统所需 无功功率信号及有功功率信号，其输出端与功率驱动模块连接。上述所说的级联逆变器(见图3)是门极可关断级联H桥三相电路，由功率驱动电 路输出触发脉冲控制级联H桥电路的导通或关断。
权利要求一种基于太阳能与蓄电池混合储能的静止同步补偿器装置，包括电力系统，其特征在于它是由太阳能电池-蓄电池转换单元和STATCOM装置组成；其中，所说的太阳能电池-蓄电池转换单元由功率计算模块、功率分配模块、太阳能电池、蓄电池、电池开关模块I和电池开关模块II组成；其中所说的功率计算模块的输入端与电力系统连接，计算所需有功功率，并将结果输送到功率分配模块；所说的功率分配模块的输出端连接电池开关模块I的输入端和电池开关模块II的输入端；所说的电池开关模块I的输出端连接太阳能电池；所说的电池开关模块II的输出端与蓄电池连接；所说的太阳能电池的输出端和蓄电池的输出端与STATCOM装置连接；所说的STATCOM装置包括级联逆变器、功率驱动模块、控制模块及连接电感L组成；所说的级联逆变器的输入端与功率驱动模块的输出端连接，其输出端通过连接电感L接入电力系统；所说的控制模块的输入端与电力系统连接，检测系统所需无功功率信号及有功功率信号，其输出端与功率驱动模块连接。
2.根据权利要求1中所述一种基于太阳能与蓄电池混合储能的静止同步补偿器装置， 其特征在于所说的级联逆变器是门极可关断级联H桥三相电路，由功率驱动电路输出触发 脉冲控制级联H桥电路的导通或关断。
专利摘要一种基于太阳能与蓄电池混合储能的静止同步补偿器装置，它是由太阳能电池-蓄电池转换单元和STATCOM装置组成；且优越性在于①可以在4个象限内稳定工作；②延长事故情况下的支持时间，从而提供更加灵活和多样的电能调节功能比；③既充分利用了新型能源，又避免了单纯用太阳能的诸多限制条件，比如阳光不足、夜间运行等。
文档编号H02J3/18GK201562971SQ200920250019
公开日2010年8月25日 申请日期2009年11月9日 优先权日2009年11月9日
发明者周雪松, 张书瑞, 李季, 杨海珊, 武磊, 许立瑾, 问虎龙, 马幼捷 申请人:天津理工大学