專利名稱：工廠局部電能質(zhì)量控制提高電網(wǎng)傳輸能效的供電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
工廠局部電能質(zhì)量控制提高電網(wǎng)傳輸能效的供電系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種工廠局部電能質(zhì)量控制提高電網(wǎng)傳輸能效的供電系統(tǒng)，屬于工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
[0002]電機(jī)是電網(wǎng)的主要供電對象，電機(jī)組又是主要的電網(wǎng)污染源，電機(jī)又集中于大大小小的工廠內(nèi)，因此通過控制工廠各個(gè)車間供電系統(tǒng)的入口側(cè)諧波和功率因數(shù)，從主要源頭著手改善電網(wǎng)的運(yùn)行條件。而目前應(yīng)用于實(shí)際的方案來解決電力系統(tǒng)存在的功率因數(shù)調(diào)整、諧波治理和電機(jī)單機(jī)系統(tǒng)節(jié)能改造，皆為“頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳”的被動(dòng)解決辦法，缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，投入成本巨大，而且由于設(shè)備分散導(dǎo)致維護(hù)成本增加，使得綜合效益偏低。[0003]綜上所述，本實(shí)用新型突破固有的工廠配電模式，采用共用直流母線的供電系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)工廠電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能降耗、改善電網(wǎng)運(yùn)行條件提供具體而且方便的實(shí)施平臺。應(yīng)用共用直流母線的供電模式可以充分利用當(dāng)?shù)氐木G色能源中的風(fēng)能和光能，將風(fēng)能和太陽能轉(zhuǎn)化為電能輸送至直流母線供給電機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，多余的電能由可控整流單元逆變再經(jīng)濾波單元高質(zhì)量輸送給電網(wǎng)。現(xiàn)有的工廠內(nèi)電機(jī)供電的配電系統(tǒng)存在著各單元諧波治理問題和單元總功率因數(shù)無法調(diào)節(jié)，電機(jī)制動(dòng)過程中的能量無法循環(huán)利用的問題。實(shí)用新型內(nèi)容[0004]本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有的工廠內(nèi)電機(jī)供電的配電系統(tǒng)存在著各單元諧波治理問題和單元總功率因數(shù)無法 調(diào)節(jié)，電機(jī)制動(dòng)過程中的能量無法循環(huán)利用的問題，從而提出工廠局部電能質(zhì)量控制提高電網(wǎng)傳輸能效的供電系統(tǒng)。[0005]工廠局部電能質(zhì)量控制提高電網(wǎng)傳輸能效的供電結(jié)系統(tǒng)，它包括光伏發(fā)電系統(tǒng)、 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、三相電源系統(tǒng)、直流母線、η個(gè)電機(jī)控制器和η臺電動(dòng)機(jī)，η為自然數(shù)；[0006]光伏發(fā)電系統(tǒng)包括光伏發(fā)電裝置和斬波器，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)包括風(fēng)力發(fā)電裝置和可控整流器，三相電源系統(tǒng)包括三相電力濾波器、第一三相可控整流單元和第二三相可控整流單元；[0007]所述光伏發(fā)電裝置的發(fā)電信號輸出端與斬波器的信號輸入端相連，斬波器的兩個(gè)直流信號輸出端并聯(lián)在直流母線上；[0008]所述風(fēng)力發(fā)電裝置的信號輸出端與可控整流器的交流信號輸入相連，可控整流器的兩個(gè)直流信號輸出端并聯(lián)在直流母線上；[0009]所述三相電力濾波器輸入端連接在三相電網(wǎng)上，該三相電力濾波器的三相電源信號輸入/輸出端同時(shí)與第一三相可控整流單兀的信號輸出/輸入端、第二三相可控整流單元的信號輸出/輸入端連接，所述第一三項(xiàng)可控整流單元的兩個(gè)直流輸入/輸出端、第二三項(xiàng)可控整流單元的兩個(gè)直流信號輸入/輸出端均并聯(lián)在直流母線上，[0010]η個(gè)電機(jī)控制器的直流供電電源輸入/輸出端均并聯(lián)在所述直流母線上，每個(gè)電機(jī)控制器的電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號輸入/輸出端與一臺電動(dòng)機(jī)的控制信號輸出/輸入端連接。[0011]實(shí)用新型提出了工廠局部電能質(zhì)量控制提高電網(wǎng)傳輸能效的供電系統(tǒng)。它通過三相電力濾波器消除所有用電設(shè)備產(chǎn)生的諧波，達(dá)到諧波的治理的問題，通過可控整流器按照所需要的功率因數(shù)值進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)的調(diào)節(jié)，通過光伏發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和三項(xiàng)電源系統(tǒng)產(chǎn)生的電能輸送回直流母線供給直流母線上的電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行使用，實(shí)現(xiàn)電機(jī)制動(dòng)過程中的能量的循環(huán)利用的問題。本實(shí)用新型可用于工廠供電。


[0012]圖1是具體實(shí)施方式
一所述的供電系統(tǒng)的原理框圖。[0013]圖2是具體實(shí)施方式
二所述的供電系統(tǒng)的原理框圖。[0014]圖3是具體實(shí)施方式
二所述的供電系統(tǒng)的原理框圖。
具體實(shí)施方式
[0015]具體實(shí)施方式
一、本實(shí)施方式所述的工廠局部電能質(zhì)量控制提高電網(wǎng)傳輸能效的供電系統(tǒng)，它包括光伏發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、三相電源系統(tǒng)、直流母線U10、η個(gè)電機(jī)控制器Ua和η臺電動(dòng)機(jī)Um, η為自然數(shù)；[0016]光伏發(fā)電系統(tǒng)包括 光伏發(fā)電裝置Ul和斬波器U2，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)包括風(fēng)力發(fā)電裝置U3和可控整流器U4，三相電源系統(tǒng)包括三相電力濾波器U6、第一三相可控整流單元U7 和第二三相可控整流單元U8 ；[0017]所述光伏發(fā)電裝置Ul的發(fā)電信號輸出端與斬波器U2的信號輸入端相連,斬波器 U2的兩個(gè)直流信號輸出端并聯(lián)在直流母線UlO上；[0018]所述風(fēng)力發(fā)電裝置U3的信號輸出端與可控整流器U4的交流信號輸入相連，可控整流器U4的兩個(gè)直流信號輸出端并聯(lián)在直流母線UlO上；[0019]所述三相電力濾波器U6輸入端連接在三相電網(wǎng)上，該三相電力濾波器U6的三相電源信號輸入/輸出端同時(shí)與第一三相可控整流單兀U7的信號輸出/輸入端、第二三相可控整流單元U8的信號輸出/輸入端連接，所述第一三項(xiàng)可控整流單元U7的兩個(gè)直流輸入 /輸出端、第二三項(xiàng)可控整流單元U8的兩個(gè)直流信號輸入/輸出端均并聯(lián)在直流母線UlO 上，[0020]η個(gè)電機(jī)控制器Ua的直流供電電源輸入/輸出端均并聯(lián)在所述直流母線UlO上， 每個(gè)電機(jī)控制器的電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號輸入/輸出端與一臺電動(dòng)機(jī)Um的控制信號輸出/輸入端連接。[0021]本實(shí)施方式所述的工廠局部電能質(zhì)量控制提高電網(wǎng)傳輸能效的供電系統(tǒng)應(yīng)用共用直流母線的供電模式充分利用當(dāng)?shù)氐木G色能源中的風(fēng)能和光能，將風(fēng)能和太陽能轉(zhuǎn)化為電能輸送至直流母線供給電機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，多余的電能由可控整流器逆變再經(jīng)三相電力濾波器高質(zhì)量輸送給電網(wǎng)。[0022]具體實(shí)施方式
二、本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同點(diǎn)在于它還包括采集模塊3， 所述采集模塊3用于采集斬波器輸入端的電壓和電流信號；采集模塊3同時(shí)采集可控整流器輸入端的電壓和電流信號和三相電力濾波器輸入端的電壓信號和電流信號。[0023]具體實(shí)施方式
三、本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
二不同點(diǎn)在于它還包括通訊設(shè)備I 和監(jiān)控系統(tǒng)2，所述采集模塊3的數(shù)據(jù)輸出端通過通訊設(shè)備I與監(jiān)控系統(tǒng)2的數(shù)據(jù)采集輸入端相連。[0024]本實(shí)用新型所有的控制單元都具備遠(yuǎn)程通訊功能，采集模塊3采集各個(gè)系統(tǒng)的電 壓和電流信號通過通訊設(shè)備I以及以太網(wǎng)反饋給監(jiān)控系統(tǒng)2，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。[0025]具體實(shí)施方式
四、本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
三不同點(diǎn)在于通訊設(shè)備I與監(jiān)控系 統(tǒng)2采用工業(yè)以太網(wǎng)連接。[0026]具體實(shí)施方式
五、本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
三不同點(diǎn)在于米集模塊3與通訊設(shè) 備采用RS485總線或CAN總線連接。[0027]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)采用共用直流母線為電機(jī)系統(tǒng)制動(dòng)能量提供易于控制的通路 實(shí)現(xiàn)電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能；采用統(tǒng)一的可控整流單元可以控制整流環(huán)節(jié)的功率因數(shù)，可以提高整 流環(huán)節(jié)的效率；采用統(tǒng)一的濾波單元實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的能量回饋控制，降低單個(gè)電機(jī)控制器配 備濾波單元引起的成本增加；通過提高各個(gè)工廠供電系統(tǒng)電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)和控制電網(wǎng)側(cè)諧 波含量可以提高電力系統(tǒng)傳輸能力和電能傳輸效率；采用共用直流母線供電系統(tǒng)可以更直 接、更高效地利用風(fēng)能和太陽能，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)為并網(wǎng)及保護(hù)控制算法的復(fù)雜程度。
權(quán)利要求1.工廠局部電能質(zhì)量控制提高電網(wǎng)傳輸能效的供電系統(tǒng)，其特征在于它包括光伏發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、三相電源系統(tǒng)、直流母線(U10)、η個(gè)電機(jī)控制器(Ua)和η臺電動(dòng)機(jī) (Um), η為自然數(shù)；光伏發(fā)電系統(tǒng)包括光伏發(fā)電裝置(Ul)和斬波器(U2)，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)包括風(fēng)力發(fā)電裝置(U3)和可控整流器(U4)，三相電源系統(tǒng)包括三相電力濾波器(U6)、第一三相可控整流單元(U7)和第二三相可控整流單元(U8)；所述光伏發(fā)電裝置(Ul)的發(fā)電信號輸出端與斬波器(U2)的信號輸入端相連,斬波器 (U2)的兩個(gè)直流信號輸出端并聯(lián)在直流母線(UlO)上；所述風(fēng)力發(fā)電裝置(U3)的信號輸出端與可控整流器(U4)的交流信號輸入相連，可控整流器(U4)的兩個(gè)直流信號輸出端并聯(lián)在直流母線(UlO)上；所述三相電力濾波器(U6)輸入端連接在三相電網(wǎng)上，該三相電力濾波器(U6)的三相電源信號輸入/輸出端同時(shí)與第一三相可控整流單兀(U7)的信號輸出/輸入端、第二三相可控整流單元(U8)的信號輸出/輸入端連接，所述第一三項(xiàng)可控整流單元(U7)的兩個(gè)直流輸入/輸出端、第二三項(xiàng)可控整流單元(U8)的兩個(gè)直流信號輸入/輸出端均并聯(lián)在直流母線(UlO)上，η個(gè)電機(jī)控制器(Ua)的直流供電電源輸入/輸出端均并聯(lián)在所述直流母線(UlO)上， 每個(gè)電機(jī)控制器的電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號輸入/輸出端與一臺電動(dòng)機(jī)(Um)的控制信號輸出/輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工廠局部電能質(zhì)量控制提高電網(wǎng)傳輸能效的供電系統(tǒng)，其特征在于它還包括采集模塊(3)，所述采集模塊(3)用于采集斬波器輸入端的電壓和電流信號；采集模塊(3)同時(shí)采集可控整流器輸入端的電壓和電流信號和三相電力濾波器輸入端的電壓信號和電流信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工廠局部電能質(zhì)量控制提高電網(wǎng)傳輸能效的供電系統(tǒng)，其特征在于它還包括通訊設(shè)備(I)和監(jiān)控系統(tǒng)(2 )，所述采集模塊(3 )的數(shù)據(jù)輸出端通過通訊設(shè)備(I)與監(jiān)控系統(tǒng)(2)的數(shù)據(jù)采集輸入端相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的工廠局部電能質(zhì)量控制提高電網(wǎng)傳輸能效的供電系統(tǒng)，其特征在于通訊設(shè)備(I)與監(jiān)控系統(tǒng)(2 )采用工業(yè)以太網(wǎng)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的工廠局部電能質(zhì)量控制提高電網(wǎng)傳輸能效的供電系統(tǒng)，其特征在于采集模塊(3)與通訊設(shè)備采用RS485總線或CAN總線連接。
專利摘要工廠局部電能質(zhì)量控制提高電網(wǎng)傳輸能效的供電系統(tǒng)。它為解決現(xiàn)有的工廠內(nèi)電機(jī)供電的配電系統(tǒng)存在著各單元諧波治理問題和單元總功率因數(shù)無法調(diào)節(jié)，電機(jī)制動(dòng)過程中的能量無法循環(huán)利用的問題。光伏發(fā)電裝置與斬波器相連，風(fēng)力發(fā)電裝置與可控整流器相連，斬波器和可控整流器的兩個(gè)直流信號輸出端均并聯(lián)在直流母線上；三相電力濾波器三相電源信號輸出端同時(shí)與第一三相可控整流單元和第二三相可控整流單元的信號輸入端連接，第一三項(xiàng)可控整流單元的兩個(gè)直流輸出端、第二三項(xiàng)可控整流單元的兩個(gè)直流信號輸出端均并聯(lián)在直流母線上，電機(jī)控制器的直流供電電源端均并聯(lián)在所述直流母線上，每個(gè)電機(jī)控制器與一臺電動(dòng)機(jī)連接。它可用于工廠供電。
文檔編號H02J3/38GK202840518SQ20122056739
公開日2013年3月27日 申請日期2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月31日
發(fā)明者康爾良, 趙元明, 王婷婷, 趙麟瑄, 陳斌, 荊所會(huì) 申請人:哈爾濱理工大學(xué)