一种中高压并网系统及中高压并网发电系统的制作方法

一种中高压并网系统及中高压并网发电系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及并网发电技术领域，特别涉及一种中高压并网系统及中高压并网发电系统。
【背景技术】
[0002]对于大型光伏电站或分布式并网发电系统，逆变系统将光伏阵列直流能量进行逆变后再通过升压变压器馈送到中高压电网。常规光伏并网发电系统，在夜间或阴雨天等光照微弱时，仅逆变系统处于待机状态，而升压变压器一直与中高压电网相连，这样在系统待机时升压变压器将产生空载损耗。
[0003]为了降低整个发电系统的功率损耗，现有技术中存在一种中高压并网技术，将升压变压器作为逆变系统的一部分，升压变压器的输出端通过高压接触器或分接开关与中高压电网相连，高压接触器或分接开关由逆变系统的可控单元控制，进而实现中高压电网的投入和切除:在并网系统待机时切断升压变压器与中高压电网的连接，从而减少升压变压器空载损耗，提高系统整体效率;并在中高压电网投入前，先通过逆变系统的逆变单元直流侧能量对升压变压器进行励磁，建立和中高压电网同幅同相的电压，减少电网投入瞬间对升压变压器和高压器件的冲击，提高关键的使用寿命。
[0004]现在大规模的电站通常由多台逆变器组成，多台逆变器交流侧连接同一个升压变压器;如果仅由单台逆变器来实现高压并网系统控制，在升压变压器励磁环节，会存在打嗝现象;系统需要经过多次启停才能实现正常励磁功能，投入中高压电网。另外，现有技术不具备冗余控制;对于共用一个升压变压器的多台逆变器，控制中高压电网投切的逆变器失效后，该中高压并网系统功能便失效，增加了系统的故障率。

【发明内容】

[0005]本发明提供一种中高压并网系统及中高压并网发电系统，以解决现有技术中励磁环节存在打嗝现象及不具备冗余控制的问题。
[0006]为实现所述目的，本申请提供的技术方案如下:
[0007]—种中高压并网系统，所述中高压并网系统包括:N个逆变单元及控制单元;N为正整数;其中:
[0008]所述逆变单元的直流端与直流电源相连，所述逆变单元的交流端与变压器的低压侧相连，所述变压器的高压侧通过分合开关与中高压电网相连，所述变压器用于将所述逆变单元输出的低电压转换为中高压电压;所述逆变单元均用于在所述分合开关分闸时，通过竞争机制使自身成为唯一的电压源逆变单元，否则将成为电流源逆变单元;并且所述逆变单元均用于在所述分合开关合闸时，接收所述分合开关的状态信号，当满足并网条件时进行并网逆变，当满足系统待机条件时，发送分闸命令至所述控制单元；
[0009]所述电压源逆变单元用于在所述分合开关分闸时，根据电网幅值和电网相位同步信号，输出交流电压，并控制所述电流源逆变单元根据所述交流电压启动并工作，与所述电流源逆变单元共同对所述变压器进行励磁，在励磁成功后发送合闸命令至所述控制单元；
[0010]所述控制单元的第一端通过通讯线与所述逆变单元相连，所述控制单元的第二端与所述分合开关的控制端相连，所述控制单元的第三端与所述变压器和所述分合开关的连接点相连，所述控制单元的第四端与所述分合开关和中高压电网的连接点相连;所述控制单元用于:在所述分合开关分闸时，采集并根据所述中高压电网的电压获得所述电网幅值和所述电网相位同步信号，将所述电网幅值和所述电网相位同步信号通过所述通讯线发送至所述逆变单元;再根据所述合闸命令控制所述分合开关合闸，实时发送所述分合开关的状态信号至所述逆变单元;在所述分合开关合闸且满足系统待机条件时，根据所述分闸命令控制所述分合开关分闸。
[0011]优选的，所述逆变单元均包括:逆变电路、能量管理模块及协调控制模块;其中:
[0012]所述协调控制模块用于通过竞争机制使自身所在的逆变单元成为所述电压源逆变单元，否则其所在的逆变单元将成为所述电流源逆变单元；
[0013]当所述逆变单元成为所述电压源逆变单元时:
[0014]所述能量管理模块用于控制所述电压源逆变单元中的逆变电路根据预设电压基准进行工作，生成并输出能量变化量；
[0015]所述协调控制模块还用于根据所述电网幅值和所述电网相位同步信号，对所述中高压电网的电SVm进行锁相；当满足启动条件后，控制所述电压源逆变单元中的逆变电路输出与所述中高压电网的电压Vm同相位、幅值为Vca的交流电压，且Vca = kVm,k<l, k为扰动系数;输出启动信号至所述电流源逆变单元中的协调控制模块，待所述电流源逆变单元中的逆变电路全部启动或者达到预设时间后，控制所述电压源逆变单元中的逆变电路输出与所述中高压电网的电SVm同相位、幅值为Vo2的交流电压，对所述变压器进行励磁，在励磁成功后发送所述合闸命令至所述控制单元，接收所述分合开关的状态信号;其中，所述与所述中高压电网的电压Vm同相位、幅值为Vo2的交流电压为经过所述变压器后与所述中高压电网的电压Vm同相位同幅值的交流电压；
[0016]当所述逆变单元成为所述电流源逆变单元时:
[0017]所述能量管理模块用于根据所述能量变化量、预设电流及预设参比计算得到电流基准修正值，并控制所述电流源逆变单元中的逆变电路根据所述电流基准修正值进行工作；
[0018]所述协调控制模块还用于接收所述启动信号，控制所述电流源逆变单元中的逆变电路启动并按照所述电流源逆变单元中的能量管理模块的控制进行工作，接收所述分合开关的状态信号。
[0019]优选的，所述电流源逆变单元中的能量管理模块根据所述能量变化量、预设电流及预设参比计算得到所述电流基准修正值所采用的公式为:
[0020]?7 dref=iref-kp ΔΕ；
[0021 ]其中，Δ Ε为所述能量变化量，iref为所述预设电流，匕为所述预设参比，V dref为所述电流基准修正值。
[0022]优选的4为1，且所述逆变单元为所述电压源逆变单元；
[0023]所述电压源逆变单元包括:逆变电路、能量管理模块及协调控制模块;其中:
[0024]所述能量管理模块用于:控制所述逆变电路根据预设电压基准进行工作；
[0025]所述协调控制模块用于:根据所述电网幅值和所述电网相位同步信号，对所述中高压电网的电Svm进行锁相；当满足启动条件后，控制所述逆变电路输出与所述中高压电网的电Svm同相位、幅值为Vo2的交流电压，对所述变压器进行励磁，在励磁成功后发送所述合闸命令至所述控制单元，接收所述分合开关的状态信号;其中，所述与所述中高压电网的电压vm同相位、幅值为Vo2的交流电压为经过所述变压器后与所述中高压电网的电Svm同相位同幅值的交流电压。
[0026]优选的，所述控制单元包括:
[0027]接收模块，用于在所述分合开关分闸时，采集所述中高压电网的电压，并根据所述中高压电网的电压获得所述电网幅值和所述电网相位同步信号；
[0028]同步模块，用于将所述电网幅值通过所述通讯线发送至所述逆变单元，并将所述电网相位同步信号通过所述通讯线周期性地发送至所述逆变单元；
[0029]驱动模块，用于根据所述合闸命令控制所述分合开关合闸；或者在所述分合开关合闸且满足系统待机条件时，根据所述分闸命令控制所述分合开关分闸；
[0030]反馈模块，用于在所述分合开关合闸时，实时发送所述分合开关的状态信号至所述逆变单元。
[0031]优选的，所述同步模块执行将所述电网相位同步信号通过所述通讯线周期性地发送至所述逆变单元时，具体用于:
[0032]当所述电网的相位满足θΤρ= θη± ΔΘ时，发送所述电网相位同步信号^至所述逆变单元；
[0033]其中，θΤρ为所述电网的相位，0m为预设的参考相位，且ο < em< 231； Δ Θ为预设允许误差。
[0034]优选的，所述控制单元还用于:实时发送所述分合开关的温度和/或监控信号至所述逆变单元。
[0035]优选的，所述分合开关为高压接触器或高压分接开关。
[0036]优选的，所述变压器为双分裂变压器或者双绕组变压器或者箱式变电站；
[0037]当所述变压器为箱式变电站时，所述中高压并网系统的控制单元和所述分合开关集成在所述箱式变电站中，或者所述中高压并网系统的控制单元和所述分合开关集成在所述箱式变电站和所述在高压电网之间。
[0038]—种中高压并网发电系统，包括直流电源、变压器以及上述任一项所述的中高压并网系统。
[0039]本发明提供的中高压并网系统，在分合开关分闸时，通过控制单元采集并根据中高压电网的电压获得电网幅值和电网相位同步信号，将所述电网幅值和所述电网相位同步信号通过通讯线发送至逆变单元;供通过竞争机制成为电压源逆变单元的逆变单元根据所述电网幅值和所述电网相位同步信号输出交流电压，并控制成为电流源逆变单元的逆变单元根据所述交流电压启动并工作，然后与所述电流源逆变单元共同对变压器进行励磁，并在励磁成功后发送合闸命令至所述控制单元;再由所述控制单元根据所述合闸命令控制所述分合开关合闸，并实时发送所述分合开关的状态信号;在所述分合开关合闸时，由所述控制单元根据所述逆变单元发送的分闸命令控制所述分合开关分闸；最终实现了对于所述中高压电网的投入和切除;本发明所述的中高压并网系统通过所述N个逆变单元共同对所述变压器进行励磁，避免了励磁环节因输入能量不足引起的打嗝现象；同时，所述电压源逆变单元为通过竞争机制得到的，每个所述逆变单元都可以成为所述电压源逆变单元，即使 当前的所述电压源逆变单元失效后，也不会影响所述中高压并网系统的运行，可由其余逆变单元来替代，具备冗余技术，降低了系统的故障率。
【附图说明】
[0040]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0041]图1是本发明实施例提供的中高压并网系统的结构示意图；
[0042]图2是本发明另一实施例提供的中高压并网系统的另一结构示意图；
[0043]图3是本发明另一实施例提供的控制单元的结构示意图；
[0044]图4是本发明另一实施例提供的信号波形示意图。
【具体实施方式】
[0045]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细的说明。
[0046]本发明提供一种中高压并网系统，以解决现有技术中励磁环节存在打嗝现象及不具备冗余控制的问题。
[0047]具体的，如图1所示，所述中高压并网系统包括:N个逆变单元101及控制单元103;N为正整数;其中:
[0048]逆变单元101的直流端与所述直流电源相连，逆变单元101的交流端与变压器102的低压侧相连;变压器102的高压侧通过分合开关104与中高压电网相连；
[0049]控制单元103的第一端通过通讯线(如图1中虚线所示)与逆变单元101相连，控制单元103的第二端与分合开关104的控制端相连，控制单元103的第三端与变压器102和分合开关104的连接点相连，控制单元103的第四端与分合开关104和中高压电网的连接点相连。
[0050]具体的工作原理为:
[0051]逆变单元101均用于在分合开关104分闸时，通过竞争机制使自身成为电压源逆变单元，否则将成为电流源逆变单元;且逆变单元101均用于在分合开关104合闸时，接收分合开关104的状态信号，当满足并网条件时进行并网逆变，当满足系统待机条件时，发送分闸命令至控制单元103;
[0052]所述电压源逆变单元用于在分合开关104分闸时，根据电网幅值和电网相位同步信号，输出交流电压，并控制所述电流源逆变单元根据所述交流电压启动并工作，与所述电流源逆变单元共同对变压器102进行励磁，在励磁成功后发送合闸命令至控制单元103;
[0053]变压器102用于将所述逆变单元输出的低电压转换为中高压电压；
[0054]控制单元103用于在分合开关104分闸时，采集并根据所述中高压电网的电压获得所述电网幅值和所述电网相位同步信号，将所述电网幅值和所述电网相位同步信号通过所述通讯线发送至逆变单元101;再根据所述合闸命令控制分合开关104合闸，实时发送分合开关104的状态信号至逆变单元101;在分合开关104合闸且满足系统待机条件时，根据所述分闸命令控制分合开关104分闸。
[0055]在具体的实际应用中，所述竞争机制可以是根据N个逆变单元101的编号顺序而制定的，比如可以规定编号越小的逆变单元101的优先级越高，则1号逆变单元101将成为所述电压源逆变单元;或者规定编号越大的逆变单元101的优先级越高，则N号逆变单元101将成为所述电压源逆变单元。或者，所述竞争机制也可以是根据上一计时周期(比如一天)内各个逆变单元101的工作时间而制定的，比如上一计时周期工作时间最短的逆变单元101将成为所述电压源逆变单元。此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。
[0056]在具体的实际应用中，中高压并网系统的控制单元103可以设置于中高压侧，而各个逆变单元101可以设置于逆变室100，如图1所示，但是此处仅为一种示例，并不一定限定于此，均在本申请的保护范围内。
[0057]本实施例所述的中高压并网系统，通过N个逆变单元101共同对变压器102进行励磁，避免了励磁环节因输入能量不足引起的打嗝现象；同时，所述电压源逆变单元为通过竞争机制得到的，每个逆变单元101都可以成为所述电压源逆变单元，即使当前的所述电压源逆变单元失效后，也不会影响所述中高压并网系统的运行，可由其余逆变单元来替代，具备冗余技术，降低了系统的故障率。
[0058]另外，现有技术中的逆变系统需要通过三根连接线来采集升压变压器的输出电压，再通过另外三根连接线采集中高压电网的电压，待高压接触器或分接开关两侧的电压一致时，也即励磁成功后，再通过控制高压接触器或分接开关闭合，完成电网投入。系统需要六根连接线来采集高压接触器或分接开关两侧的电压，使得系统接线复杂。并且，由于逆变系统引入了中高压电网采样，降低了系统的隔离性能，存在安全隐患。
[0059]而本实施例所述的中高压并网系统，通过控制单元103，实现对所述中高压电网的电压的采集，并在获得所述电网幅值和所述电网相位同步信号后，通过一根通讯线发送至逆变单元101，不仅提高了系统的隔离性能，避免了安全隐患，同时避免了现有技术中接线复杂的问题。
[0060]优选的，如图2所示，逆变单元101均包括:逆变电路201、能量管理模块202及协调控制模块203;其中:
[0061]协调控制模块203均用于:通过竞争机制使自身所在的逆变单元作为所述电压源逆变单元，否则其所在的逆变单元将成为所述电流源逆变单元；
[0062]当所述逆变单元成为所述电压源逆变单元时:
[0063]能量管理模块202用于:控制所述电压源逆变单元中的逆变电路201根据预设电压基准进行工作，生成并输出能量变化量；
[0064]所述电压源逆变单元中的逆变电路201根据预先设置的预设电压基准Vd_f进行工作，并向所述电流源逆变单元中的能量管理模块202传送能量变化量ΔΕ。当ΔΕ 20时，所述电压源逆变单元中的逆变电路201有足够能量完成变压器102的励磁功能，所述电流源逆变单元中的逆变电路201不需要输出功率；当ΔΕ〈0时，所述电压源逆变单元中的逆变电路201不足以完成变压器102的励磁功能，所述电流源逆变单元中的逆变电路201需要输出功率。
[0065]协调控制模块203还用于:根据所述电网幅值和所述电网相位同步信号，对所述中高压电网的电SVm进行锁相；当满足启动条件后，控制所述电压源逆变单元中的逆变电路输出与所述中高压电网的电压Vm同相位、幅值为Vca的交流电压，且Vca = kVm,k<l, k为扰动系数;输出启动信号至所述电流源逆变单元中的协调控制模块，待所述电流源逆变单元中的逆变电路全部启动或者达到预设时间后，控制所述电压源逆变单元中的逆变电路输出与所述中高压电网的电SVm同相位、幅值为Vo2的交流电压，对变压器102进行励磁，在励磁成功后发送所述合闸命令至控制单元103，接收分合开关104的状态信号;其中，所述与所述中高压电网的电SVm同相位、幅值为Vo2的交流电压为经过变压器102后与所述中高压电网的电压Vm同相位同幅值的交流电压；
[0066]具体的，为了减小所述电流源逆变单元中的逆变电路在启动时对与所述中高压电网的电压Vm同相位、幅值为Vca的交流电压的扰动，k可取0.2左右。
[0067]当所述逆变单元成为所述电流源逆变单元时:
[0068]能量管理模块202用于:根据所述能量变化量、预设电流及预设参比计算得到电流基准修正值，并控制所述电流源逆变单元中的逆变电路根据所述电流基准修正值进行工作；
[0069]优选的，所述电流源逆变单元中的能量管理模块202根据所述能量变化量、预设电流及预设参比计算得到所述电流基准修正值所采用的公式为:
[0070]?7 dref=iref-kp ΔΕ；
[0071 ]其中，Δ Ε为所述能量变化量，iref为所述预设电流，匕为所述预设参比，V dref为所述电流基准修正值。
[0072]根据能量管理模块202的上述工作方式，能够完成多台逆变单元同时对所述变压器进行励磁时的能量均衡问题，从而抑制多台逆变电路201间的环流。
[0073]所述电流源逆变单元中的协调控制模块203还用于:接收所述启动信号，控制所述电流源逆变单元中的逆变电路启动并按照所述电流源逆变单元中的能量管理模块的控制进行工作，接收分合开关104的状态信号。
[0074]协调控制模块203主要用来解决励磁过程中，所述电压源逆变单元中的逆变电路201和所述电流源逆变单元中的逆变电路201的启动、励磁以及并网逻辑的控制问题。
[0075]所述中高压并网系统中各个逆变单元的电压源和电流源选取，由协调控制模块203来完成，其具备竞争机制，保证所述中高压并网系统中存在电压源逆变单元，且电压源逆变单元是唯一的。
[0076]相比较传统并网系统，本实施例所述的中高压并网系统不仅能够在夜间断开升压变换器与电网的连接，减少变压器空载损耗，提高系统整体效率。还能够通过所述逆变单元中的能量管理模块202在实现多台逆变电路201对所述变压器同时进行励磁时，实现环流抑制。
[0077]当然，在具体的实际应用中，N也可以为1，即所述逆变单元的个数可以为一个，且所述逆变单元为电压源逆变单元。
[0078]具体的，所述电压源逆变单元包括:逆变电路、能量管理模块及协调控制模块;其中:
[0079]所述能量管理模块用于:控制所述电压源逆变单元中的所述逆变电路根 据预设电压基准进行工作；
[0080]所述协调控制模块用于:根据所述电网幅值和所述电网相位同步信号，对所述中高压电网的电Svm进行锁相；当满足启动条件后，控制所述电压源逆变单元中的所述逆变电路输出与所述中高压电网的电压vm同相位、幅值为Vo2的交流电压，对所述变压器进行励磁，在励磁成功后发送所述合闸命令至所述分合开关，接收所述分合开关的状态信号；其中，所述与所述中高压电网的电压vm同相位、幅值为Vo2的交流电压为经过所述变压器后与所述中高压电网的电svm同相位同幅值的交流电压。
[0081]本发明另一实施例还提供了另外一种中高压并网系统，如图1所示，所述中高压并网系统包括:N个逆变单元101及控制单元103; N为正整数;其中:
[0082]逆变单元101的直流端与所述直流电源相连，逆变单元101的交流端与变压器102的低压侧相连;变压器102的高压侧通过分合开关104与中高压电网相连；
[0083]控制单元103的第一端通过通讯线(如图1中虚线所示)与逆变单元101相连，控制单元103的第二端与分合开关104的控制端相连，控制单元103的第三端与变压器102和分合开关104的连接点相连，控制单元103的第四端与分合开关104和中高压电网的连接点相连。
[0084]进一步的，如图3所示，所述控制单元包括:
[0085]接收模块301、同步模块302、驱动模块303及反馈模块304。
[0086]其中，接收模块301用于在分合开关104分闸时，采集所述中高压电网的电压，并根据所述中高压电网的电压获得所述电网幅值和所述电网相位同步信号；
[0087]同步模块302用于将所述电网幅值通过所述通讯线发送至逆变单元101，并将所述电网相位同步信号通过所述通讯线周期性地发送至逆变单元101;
[0088]驱动模块303用于根据所述合闸命令控制分合开关104合闸；或者在分合开关104合闸且满足系统待机条件时，根据所述分闸命令控制分合开关104分闸；
[0089]反馈模块304用于在分合开关104合闸时，实时发送分合开关104的状态信号至逆变单元101。
[0090]优选的，同步模块302执行将所述电网相位同步信号通过所述通讯线周期性地发送至逆变单元101时，具体用于:
[0091]当所述电网的相位满足θΤρ= θη± ΔΘ时，发送所述电网相位同步信号^至逆变单元 101 ；
[0092]其中，θΤρ为所述电网的相位，0m为预设的参考相位，且ο < em< 231； Δ Θ为预设允许误差。
[0093]所述电网的相位θΤρ与预设的参考相位0m及所述电网相位同步信号TP的关系见图4所示。
[0094]为了避免所述逆变单元直接采集所述中高压电网的电压，本实施例提供的所述中高压并网系统的控制单元，能够获得所述电网幅值和所述电网相位同步信号，并给所述逆变单元发送同步信号(所述电网相位同步信号ΤΡ)，所述逆变单元即可根据该同步信号完成中高压电网锁相功能。
[0095]此外，本实施例所述的中高压并网系统的控制单元，设置于所述中高压侧，利用通讯线完成与所述逆变室的数据交互，使得所述逆变室与所述中高压侧完全隔离，提高了系统的安全性。
[0096]优选的，所述控制单元还用于:实时发送所述分合开关的温度和/或监控信号至所述逆变单元。
[0097]所述控制单元实时发送所述分合开关的温度和监控信号至所述逆变单元，为所述逆变单元提供需要监控的信息，保证了所述中高压并网系统的安全运行。
[0098]另外，在具体的实际应用中:
[0099]可选的，所述分合开关为高压接触器或高压分接开关。
[0100]可选的，所述变压器为双分裂变压器或者双绕组变压器；
[0101]或者，所述变压器为箱式变电站;所述中高压并网系统的控制单元和所述分合开关集成在所述箱式变电站中，或者所述中高压并网系统的控制单元和所述分合开关集成在所述箱式变电站和所述在高压电网之间。
[0102]在具体的实际应用中，所述分合开关及所述变压器的选用均可使其具体应用环境而定，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。
[0103]本发明另一实施例还提供了一种中高压并网发电系统，包括:直流电源、变压器102及上述任一实施例所述的中高压并网系统;其中:
[0104]所述中高压并网系统如图1所示，包括:N个逆变单元101及控制单元103;N为正整数;其中:
[0105]逆变单元101的直流端与所述直流电源相连，逆变单元101的交流端与变压器102的低压侧相连;变压器102的高压侧通过分合开关104与中高压电网相连；
[0106]控制单元103的第一端通过通讯线(如图1中虚线所示)与逆变单元101相连，控制单元103的第二端与分合开关104的控制端相连，控制单元103的第三端与变压器102和分合开关104的连接点相连，控制单元103的第四端与分合开关104和中高压电网的连接点相连。
[0107]本实施例所述的中高压并网发电系统，通过N个逆变单元101共同对变压器102进行励磁，避免了励磁环节因输入能量不足引起的打嗝现象；同时，所述电压源逆变单元为通过竞争机制得到的，每个逆变单元101都可以成为所述电压源逆变单元，即使当前的所述电压源逆变单元失效后，也不会影响所述中高压并网系统的运行，可由其余逆变单元来替代，具备冗余技术，降低了系统的故障率。
[0108]优选的，如图2所示，逆变单元101均包括:逆变电路201、能量管理模块202及协调控制模块203;其中:
[0109]协调控制模块203均用于:通过竞争机制使自身所在的逆变单元作为所述电压源逆变单元，否则其所在的逆变单元将成为所述电流源逆变单元；
[0110]当所述逆变单元成为所述电压源逆变单元时:
[0111]能量管理模块202用于:控制所述电压源逆变单元中的逆变电路201根据预设电压基准进行工作，生成并输出能量变化量；
[0112]所述电压源逆变单元中的逆变电路201根据预先设置的预设电压基准Vd_f进行工作，并向所述电流源逆变单元中的能量管理模块202传送能量变化量ΔΕ。当ΔΕ 20时，所述电压源逆变单元中的逆变电路201有足够能量完成变压器102的励磁功能，所述电流源逆变单元中的逆变电路201不需要输出功率；当ΔΕ〈0时，所述电压源逆变单元中的逆变电路201不足以完成变压器102的励磁功能，所述电流源逆变单元中的逆变电路201需要输出功率。
[0113]协调控制模块203还用于:根据所述电网幅值和所述电网相位同步信号，对所述中高压电网的电Svm进行锁相；当满足启动条件后，控制所述电压源逆变单元中的逆变电路输出与所述中高压电网的电压Vm同相位、幅值为Vca的交流电压，且Vca = kVm,k<l, k为扰动系数;输出启动信号至所述电流源逆变单元中的协调控制模块，待所述电流源逆变单元中的逆变电路全部启动或者达到预设时间后，控制所述电压源逆变单元中的逆变电路输出与所述中高压电网的电svm同相位、幅值为Vo2的交流电压，对变压器102进行励磁，在励磁成功后发送所述合闸命令至控制单元103，接收分合开关104的状态信号;其中，所述与所述中高压电网的电SVm同相位、幅值为Vo2的交流电压为经过变压器102后与所述中高压电网的电压Vm同相位同幅值的交流电压。
[0114]当所述逆变单元成为所述电流源逆变单元时:
[0115]能量管理模块202用于:根据所述能量变化量、预设电流及预设参比计算得到电流基准修正值，并控制所述电流源逆变单元中的逆变电路根据所述电流基准修正值进行工作；
[0116]优选的，所述电流源逆变单元中的能量管理模块202根据所述能量变化量、预设电流及预设参比计算得到所述电流基准修正值所采用的公式为:
[0117]?7 dref=iref-kp ΔΕ；
[0118]其中，ΔΕ为所述能量变化量，iref为所述预设电流，匕为所述预设参比，V dref为所述电流基准修正值。
[0119]所述电流源逆变单元中的协调控制模块203还用于:接收所述启动信号，控制所述电流源逆变单元中的逆变电路启动并按照所述电流源逆变单元中的能量管理模块的控制进行工作，接收分合开关104的状态信号。
[0120]或者，N也可以为1，即所述逆变单元的个数可以为一个，且所述逆变单元为电压源逆变单元。
[0121]具体的，所述电压源逆变单元包括:逆变电路、能量管理模块及协调控制模块;其中:
[0122]所述能量管理模块用于:控制所述电压源逆变单元中的所述逆变电路根据预设电压基准进行工作；
[0123]所述协调控制模块用于:根据所述电网幅值和所述电网相位同步信号，对所述中高压电网的电SVm进行锁相；当满足启动条件后，控制所述电压源逆变单元中的所述逆变电路输出与所述中高压电网的电压Vm同相位、幅值为Vo2的交流电压，对所述变压器进行励磁，在励磁成功后发送所述合闸命令至所述分合开关，接收所述分合开关的状态信号；其中，所述与所述中高压电网的电压Vm同相位、幅值为Vo2的交流电压为经过所述变压器后与所述中高压电网的电SVm同相位同幅值的交流电压。
[0124]进一步的，如图3所示，所述控制单元包括:
[0125]接收模块301、同步模块302、驱动模块303及反馈模块 304。
[0126]其中，接收模块301用于在分合开关104分闸时，采集所述中高压电网的电压，并根据所述中高压电网的电压获得所述电网幅值和所述电网相位同步信号；
[0127]同步模块302用于将所述电网幅值通过所述通讯线发送至逆变单元101，并将所述电网相位同步信号通过所述通讯线周期性地发送至逆变单元101;
[0128]驱动模块303用于根据所述合闸命令控制分合开关104合闸；或者在分合开关104合闸且满足系统待机条件时，根据所述分闸命令控制分合开关104分闸；
[0129]反馈模块304用于在分合开关104合闸时，实时发送分合开关104的状态信号至逆变单元101。
[0130]优选的，同步模块302执行将所述电网相位同步信号通过所述通讯线周期性地发送至逆变单元101时，具体用于:
[0131]当所述电网的相位满足θΤρ= θη± ΔΘ时，发送所述电网相位同步信号^至逆变单元 101 ；
[0132]其中，θΤρ为所述电网的相位，0m为预设的参考相位，且ο < em< 231； Δ Θ为预设允许误差。
[0133]所述电网的相位θΤρ与预设的参考相位0m及所述电网相位同步信号TP的关系见图4所示。
[0134]优选的，所述控制单元还用于:实时发送所述分合开关的温度和/或监控信号至所述逆变单元。
[0135]可选的，所述分合开关为高压接触器或高压分接开关。
[0136]可选的，所述变压器为双分裂变压器或者双绕组变压器；
[0137]或者，所述变压器为箱式变电站;所述中高压并网系统的控制单元和所述分合开关集成在所述箱式变电站中，或者所述中高压并网系统的控制单元和所述分合开关集成在所述箱式变电站和所述在高压电网之间。
[0138]具体的工作原理与上述实施例相同，此处不再赘述。
[0139]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
【主权项】
1.一种中高压并网系统，其特征在于，所述中高压并网系统包括:N个逆变单元及控制单元;N为正整数;其中: 所述逆变单元的直流端与直流电源相连，所述逆变单元的交流端与变压器的低压侧相连，所述变压器的高压侧通过分合开关与中高压电网相连，所述变压器用于将所述逆变单元输出的低电压转换为中高压电压;所述逆变单元均用于在所述分合开关分闸时，通过竞争机制使自身成为唯一的电压源逆变单元，否则将成为电流源逆变单元;且所述逆变单元均用于在所述分合开关合闸时，接收所述分合开关的状态信号，当满足并网条件时进行并网逆变，当满足系统待机条件时，发送分闸命令至所述控制单元； 所述电压源逆变单元用于在所述分合开关分闸时，根据电网幅值和电网相位同步信号，输出交流电压，并控制所述电流源逆变单元根据所述交流电压启动并工作，与所述电流源逆变单元共同对所述变压器进行励磁，在励磁成功后发送合闸命令至所述控制单元；所述控制单元的第一端通过通讯线与所述逆变单元相连，所述控制单元的第二端与所述分合开关的控制端相连，所述控制单元的第三端与所述变压器和所述分合开关的连接点相连，所述控制单元的第四端与所述分合开关和中高压电网的连接点相连;所述控制单元用于:在所述分合开关分闸时，采集并根据所述中高压电网的电压获得所述电网幅值和所述电网相位同步信号，将所述电网幅值和所述电网相位同步信号通过所述通讯线发送至所述逆变单元;再根据所述合闸命令控制所述分合开关合闸，实时发送所述分合开关的状态信号至所述逆变单元;在所述分合开关合闸且满足系统待机条件时，根据所述分闸命令控制所述分合开关分闸。2.根据权利要求1所述的中高压并网系统，其特征在于，所述逆变单元均包括:逆变电路、能量管理模块及协调控制模块;其中: 所述协调控制模块用于通过竞争机制使自身所在的逆变单元成为所述电压源逆变单元，否则其所在的逆变单元将成为所述电流源逆变单元； 当所述逆变单元成为所述电压源逆变单元时: 所述能量管理模块用于控制所述电压源逆变单元中的逆变电路根据预设电压基准进行工作，生成并输出能量变化量； 所述协调控制模块还用于根据所述电网幅值和所述电网相位同步信号，对所述中高压电网的电压Vm进行锁相；当满足启动条件后，控制所述电压源逆变单元中的逆变电路输出与所述中高压电网的电压vm同相位、幅值为Vca的交流电压，且VcazkV^kSUk为扰动系数；输出启动信号至所述电流源逆变单元中的协调控制模块，待所述电流源逆变单元中的逆变电路全部启动或者达到预设时间后，控制所述电压源逆变单元中的逆变电路输出与所述中高压电网的电SVm同相位、幅值为Vo2的交流电压，对所述变压器进行励磁，在励磁成功后发送所述合闸命令至所述控制单元，接收所述分合开关的状态信号;其中，所述与所述中高压电网的电压Vm同相位、幅值为Vo2的交流电压为经过所述变压器后与所述中高压电网的电压Vm同相位同幅值的交流电压； 当所述逆变单元成为所述电流源逆变单元时: 所述能量管理模块用于根据所述能量变化量、预设电流及预设参比计算得到电流基准修正值，并控制所述电流源逆变单元中的逆变电路根据所述电流基准修正值进行工作； 所述协调控制模块还用于接收所述启动信号，控制所述电流源逆变单元中的逆变电路启动并按照所述电流源逆变单元中的能量管理模块的控制进行工作，接收所述分合开关的状态信号。3.根据权利要求2所述的中高压并网系统，其特征在于，所述电流源逆变单元中的能量管理模块根据所述能量变化量、预设电流及预设参比计算得到所述电流基准修正值所采用的公式为: ? dref — lref—kp Δ E ； 其中，A E为所述能量变化量，id为所述预设电流，匕为所述预设参比，V drrf为所述电流基准修正值。4.根据权利要求1所述的中高压并网系统，其特征在于，N为1，且所述逆变单元为所述电压源逆变单元； 所述电压源逆变单元包括:逆变电路、能量管理模块及协调控制模块;其中: 所述能量管理模块用于:控制所述逆变电路根据预设电压基准进行工作； 所述协调控制模块用于:根据所述电网幅值和所述电网相位同步信号，对所述中高压电网的电压Vm进行锁相；当满足启动条件后，控制所述逆变电路输出与所述中高压电网的电压Vm同相位、幅值为Vo2的交流电压，对所述变压器进行励磁，在励磁成功后发送所述合闸命令至所述控制单元，接收所述分合开关的状态信号;其中，所述与所述中高压电网的电压Vm同相位、幅值为Vo2的交流电压为经过所述变压器后与所述中高压电网的电压￥?同相位同幅值的交流电压。5.根据权利要求1所述的中高压并网系统，其特征在于，所述控制单元包括: 接收模块，用于在所述分合开关分闸时，采集所述中高压电网的电压，并根据所述中高压电网的电压获得所述电网幅值和所述电网相位同步信号； 同步模块，用于将所述电网幅值通过所述通讯线发送至所述逆变单元，并将所述电网相位同步信号通过所述通讯线周期性地发送至所述逆变单元； 驱动模块，用于根据所述合闸命令控制所述分合开关合闸；或者在所述分合开关合闸且满足系统待机条件时，根据所述分闸命令控制所述分合开关分闸； 反馈模块，用于在所述分合开关合闸时，实时发送所述分合开关的状态信号至所述逆变单元。6.根据权利要求5所述的中高压并网系统，其特征在于，所述同步模块执行将所述电网相位同步信号通过所述通讯线周期性地发送至所述逆变单元时，具体用于: 当所述电网的相位满足θΤρ = θη± △ Θ时，发送所述电网相位同步信号!^至所述逆变单元； 其中，ΘΤΡ为所述电网的相位，预设的参考相位，且0 < ; Δ Θ为预设允许误差。7.根据权利要求1至6任一所述的中高压并网系统，其特征在于，所述控制单元还用于:实时发送所述分合开关的温度和/或监控信号至所述逆变单元。8.根据权利要求1至6任一所述的中高压并网系统，其特征在于，所述分合开关为高压接触器或尚压分接开关。9.根据权利要求1至6任一所述的中高压并网系统，其特征在于，所述变压器为双分裂变压器或者双绕组变压器或者箱式变电站； 当所述变压器为箱式变电站时，所述中高压并网系统的控制单元和所述分合开关集成在所述箱式变电站中，或者所述中高压并网系统的控制单元和所述分合开关集成在所述箱式变电站和所述在高压电网之间。10.—种中高压并网发电系统，其特征在于，包括直流电源、变压器以及权利要求1至9任一项所述的中高压并网系统。
【专利摘要】本发明提供一种中高压并网系统及中高压并网发电系统，通过N个逆变单元共同对变压器进行励磁，避免了励磁环节因输入能量不足引起的打嗝现象；同时，电压源逆变单元为通过竞争机制得到的，每个逆变单元都可以成为所述电压源逆变单元，即使当前的所述电压源逆变单元失效后，也不会影响所述中高压并网系统的运行，可由其余逆变单元来替代，具备冗余技术，降低了系统的故障率。
【IPC分类】H02J3/40
【公开号】CN105490308
【申请号】CN201610084340
【发明人】程林, 潘年安, 陶磊, 孙龙林
【申请人】阳光电源股份有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年2月5日