[發明專利]超級電容儲能型電能質量補償器

無效

• 申請號: 201010156203.1
• 申請日: 2010-04-27
• 公開（公告）號: CN101807799A
• 公開（公告）日: 2010-08-18
• 發明（設計）人: 萬健如;周海亮;阮慶軍;姚澤華
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;H02J3/01;H02J15/00
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司 12002
• 代理人: 侯力

【技術領域】

本發明涉及電能質量治理中的用戶電力技術領域，特別是涉及一種超級電容儲能型電 能質量補償器。

【背景技術】

電能質量從技術層面上講包含電壓質量和電流質量兩個方面。電壓質量是指實際電壓 與理想電壓間的偏差，反映供電企業向用戶供給的電力是否合格，其包括電壓凸升、電壓 凹陷、電壓波動、三相不平衡和電壓中斷等；電流質量指對用戶取用電流提出恒頻率、正 弦波形要求，并使電流波形與供電電壓同相位，以保證系統以高功率因數供電。電流質量 問題包括諧波、無功電流和三相電流不平衡等。電能質量問題實際上使供、用電系統偏離 理想的、正常的供、用電狀態，因此，電能質量問題會給供、用電系統帶來很多危害，具 體表現在以下方面：電壓質量問題，特別是短時電壓中斷會對設備的正常工作產生影響或 損壞，甚至造成生產線的巨大損失、計算機的硬件損壞或導致計算機的計算錯誤和數據丟 失，影響如銀行結算中心、證券交易系統、電信和移動電話通信系統、航空管理系統、公 路和鐵道調度以及售票系統等的正常運行；諧波會增加公用電網的附加輸電損耗，降低發 電、輸電設備的利用率，甚至會嚴重影響用電設備的正常工作，瞬時的諧波高壓還可能損 壞其它一些對過電壓敏感的電子設備。此外，諧波還引起某些繼電器、接觸器的誤動作， 使得常規電氣儀表測量不準確，對周圍的環境產生電磁干擾，影響通信、電話等設備的正 常工作，也容易使電網產生局部的并聯或串聯諧振，而諧振導致的諧波放大效應又進一步 惡化和加劇了所有前述問題；無功電流在電網中流動的危害主要體現在降低發電、輸電設 備的利用率，增加線路損耗上。

為了保證用戶的供電質量，一方面要加強輸電系統的輸送能力和運行安全性，保證對 配電系統的供電可靠性，另一方面應抑制或消除各種包括來自系統側的和用戶側的干擾， 避免對電能質量的污染。早期的穩壓電源，無源濾波裝置，自啟動電源等，能夠穩定電壓， 濾除電網或負載側的諧波，可以提高供電系統的穩定性和可靠性，但隨著電網結構日趨復 雜，各種敏感負荷的使用，這些裝置已不能解決日益復雜的電能質量問題，人們不得不尋 找其它解決方法，典型的也是目前研究的最多的是基于電力電子技術的用戶電力技術 (Custom?Power)，該技術由美國EPRI于1992年提出，又稱為定制電力技術，即把大功率 電力電子技術和配電自動化技術綜合起來，以用戶對供電可靠性和電能質量要求為依據， 面向低壓配電系統，主要解決供電的可靠性和電能質量控制問題，如消除電壓的波動、跌 落、上升、閃變、不對稱、電能的中斷、諧波及無功等，為用戶配置所需要的電力，使得 電力用戶獲得滿意的供電品質，保證電力用戶的供電可靠性。其中最有代表及最具影響的 有不間斷電源(UPS)，晶閘管開關阻抗型動態無功補償裝置(SVC)，靜止無功發生器(SVG)， 配電型靜止同步補償器(DSTATCOM)，有源電力濾波器(APF)，動態電壓調節器(DVR)，蓄 電池儲能系統(BESS)，超導磁能存儲系統(SMES)，統一電能質量控制器(UPQC)，分布式 發電系統(DG)等。

自1976年Gyugyi?L.等提出有源電力濾波器概念以來，隨著大功率高頻電力電子技術的 發展，有源電力濾波器技術的研究不斷得到加強。現在該技術正從實驗室走向工業應用， 國外一些著名大公司都有一些有源電力濾波裝置的實際產品，但其技術研究始終在不斷地 進行著。DVR和DSTATCOM的研究都與有源電力濾波器的研究幾乎是同步的。APF、 DSTATCOM、DVR等在美國、日本、德國等發達國家已開始形成系列化，產品進入了實用 階段。尤其在日本，已有500多臺APF應用于工業領域，容量范圍為50KVA～60MVA，其 中大容量的多用于電弧爐和電氣化鐵路中，國外制造這些產品的著名公司如ABB，日本三菱 公司，德國西門子公司，美國西屋公司，GE，以色列Elspec公司等。國內方面，由清華大 學與河南省電力局簽定了合作研制的中國首臺20MVA?10KV?STATCOM于1999年3月在河 南省洛陽變電站投入運行，該項目在2000年6月通過由中國電力部組織的鑒定；這標志著 我國繼美日德之后已成為世界上第4個擁有此項高新技術的自主知識產權國家。