[發明專利]一種中高壓無變壓器結構統一電能質量控制器

有效

• 申請號: 201110452233.1
• 申請日: 2011-12-29
• 公開（公告）號: CN102437575A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 朱晉;韋統振;霍群海
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/18;H02J3/12
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 關玲

技術領域

本發明涉及一種無隔離變壓器結構的中高壓三相統一電能質量控制器拓撲結構及其控制方法。

背景技術

隨著世界工業化規模的不斷擴展，近年來，配電網中，各種整流器、變頻調速裝置、電弧爐等非線性、沖擊性和不平衡性負荷不斷增加，使得電網中的電壓、電流波形發生畸變，或者引起電壓波動閃變，或者導致電網的三相不平衡現象，此外，系統側發生的雷擊線路、投切電容器組短路、斷路等，也給供電質量造成嚴重干擾。

另一方面，隨著現代科學技術的不斷發展，計算機技術，通信技術，數字信號處理技術的廣泛應用，使得用電設備對電能質量更加敏感不合格供電質量將導致成批的不合格產品出現，特別是在重要工業生產過程中，供電的突然中斷將會帶來巨大的經濟損失。電能質量的優劣已經成為電力系統運行與管理水平高低的重要標志，控制和改善電能質量也是保證電力系統自身可持續發展的必要條件。

統一電能質量控制器結合了串聯補償設備與并聯補償設備兩者的功能，可以同時調節配電網中的電能質量和電壓質量。在中高壓配電網統一電能質量控制器方面，國內外的研究尚都處于起步階段，相關專利文獻較少，其主要原因是適用于中高壓UPQC的back-to-back結構的中高壓大功率變流器可供選擇方案較少。

文獻一為由B.Han、B.Bae、S.Baek、G.Jang發表在2006年3期《Power?Delivery》上的論文《New?configuration?of?UPQC?for?medium-voltage?application》主要公開了一種基于級聯H橋的中高壓統一電能質量控制器拓撲結構，串聯側級聯之后直接串入主電路，并聯側每個子單元輸出經過隔離變壓器后并聯接入主電路。但是這種結構由于并聯側采用了隔離變壓器，不僅會大大增加系統的體積和成本，而且也會帶來變壓器磁飽和、浪涌電流、相移等多方面問題，影響系統性能。

發明內容

本發明的目的是克服現有中高壓統一電能質量控制器必須采用在串聯側或者并聯側隔離變壓器，從而增加成本、體積和結構復雜等缺點，提出一種三相無隔離環節的中高壓統一電能質量控制器。

為達到上述發明目的，本發明提供一種基于多電平變流拓撲的中高壓三相統一電能質量控制器拓撲結構。本發明由三個結構相同的電能質量調節子模塊、三個單相串聯側濾波模塊、三個單相并聯側濾波模塊，以及三個反并聯晶閘管組合而成。

三個電能質量調節子模塊的串聯側分別與對應的三個單相串聯側濾波模塊連接然后串聯接入電網，三個電能質量調節子模塊的并聯側并聯側相互呈三角形連接，與三個單相并聯側濾波模塊連接之后，作為三角形可控電流源與電網并聯。具體連接方式如下：三個電能質量調節子模塊中均引出三個引出端子：串聯側第一引出端子、串聯側第二引出端子，以及并聯側引出端子。三個電能質量調節子模塊的串聯側經過濾波器直接并入電網，三個電能質量調節子模塊的并聯側采用delta接線方式，之后再與電網負載側連接，具體連接方式如下：第一電能質量調節子模塊串聯側第一引出端子、第一電能質量調節子模塊串聯側第二引出端子與A相串聯側濾波器的兩個輸入端子連接，A相串聯側濾波器的兩個輸出端子與A相反并聯晶閘管的兩端連接，A相反并聯晶閘管的一端與A相電網電源側第一接入點連接，A相反并聯晶閘管的另一端與A相電網電源側第二接入點連接。第一電能質量調節子模塊的并聯側引出端子與B相并聯側濾波器的輸入端子連接，B相并聯側濾波器的輸出端子與電網B相負載側接入點連接。第二電能質量調節子模塊串聯側第一引出端子、第二電能質量調節子模塊串聯側第二引出端子與B相串聯側濾波器的兩個輸入端端子連接，B相串聯側濾波器的兩個輸出端子與B相反并聯晶閘管的兩端連接，B相反并聯晶閘管的一端與B相電網電源側第一接入點連接，B相反并聯晶閘管的另一端與B相電網電源側第二接入點連接。第二電能質量調節子模塊的并聯側引出端子與C相并聯側濾波器的輸入端子連接，C相并聯側濾波器的輸出端子與電網C相負載側接入點連接。第三電能質量調節子模塊串聯側第一引出端子、第三電能質量調節子模塊串聯側第二引出端子與C相串聯側濾波器的兩個輸入端端子連接，C相串聯側濾波器的兩個輸出端子與C相反并聯晶閘管的兩端連接，C相反并聯晶閘管的一端與C相電網電源側第一接入點連接，C相反并聯晶閘管的另一端與C相電網電源側第二接入點連接。第三電能質量調節子模塊的并聯側引出端子與A相并聯側濾波器的輸入端子連接，A相并聯側濾波器的輸出端子與電網A相負載側接入點連接。