大功率可再生能源回馈并网装置

　　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，可再生能源的处理，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。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，可能存在一定技术难题；纯电阻能耗制动结构简单，运行可靠，操作方便，但发出的能量全部转化为电阻的热能消耗掉，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的；而可再生能源回馈并网系统既可以解决效率低的问题，又可以减少投入成本，提高运行效率，属于当今世界的一种“绿色”电力电子变换技术。国内许多高校和研究所都把此当作研究热点，从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。针对此问题，山东新风光电子科技发展有限公司投入大量人力、物力，用几年的时间研发出兆瓦级的大功率可再生能源回馈并网装置。

2　系统控制原理

　　大电流再生能源回馈装置的单个单元主电路如图1所示。主电路拓扑采用。

　　三电平电路，每一相桥臂4个开关元件有三种正常的开关模式。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。如果用sa、sb、sc分别表示各桥臂的开关状态，每一桥臂都有三种开关状态，如表1所示，表1中的“1”为导通。

　　表1　单元a相开关状态

4　实验结果分析

　　我公司研发的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、整机效率高等特点。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的简表。

　　表2　电压、电流、效率、功率因数表

　　从表2中可以看出，随网侧电流的增大，其功率因数越来越接近于1，也就是说其网侧电流的总谐波（thd）越来越小，其整体效率有减少的趋势。这也符合现代电力电子器件的特性，电流增大，器件的损耗增加，整体效率也就减少了。

　　表3　各相电流谐波

　　表3是接表2的网侧各相电流的谐波含量表。

　　从表3中可以看出，随着大功率可再生能源回馈并网装置网侧输出电流的增大，其网侧电流谐波是越来越小的，在输出网侧电流265.4a以上时，其各相电流总谐波（thd）远小于5%，同时表3内容趋势也是与表2相符的。

5　结束语

　　山东新风光电子科技发展有限公司研发的大功率可再生能源回馈并网装置是一种“绿色”电力电子变换控制系统，是电压外环和电流内环相互作用的双闭环控制系统，其网侧功率因数高，波形正弦化，呈现电流源特性，容易做成多单元并联等特点，适于在城市轨道交通、静止无功补偿器、有源电力滤波器、统一潮流控制器、超导储能、高压直流输电以及电气传动、太阳能、风能等可再生能源的并网发电等领域中应用。可以预言，在当今能源危机的时代中，此项技术将越来越被同行业人士重视起来。