[發明專利]一種并聯型直流電力系統電能質量調節器

有效

• 申請號: 201210312366.3
• 申請日: 2012-08-29
• 公開（公告）號: CN102832611A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 陸繼明;韋甜柳;王丹;毛承雄
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02J1/10
• 分類號: H02J1/10;H02J1/02;H02J9/06
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

技術領域

本發明屬于直流電力系統領域，具體涉及一種并聯型直流電力系統電能質量調節器，用以實現直流電力系統的電能質量調節。

背景技術

隨著電力系統的發展，交流電力系統的缺點及局限性日益突出。在交流輸電線路中，除了有導線的電阻損耗外還有交流感抗的損耗，線路損耗大，遠距離輸電效率低。交流輸電線路中，任意一相發生永久性故障，必須全線停電，故障損失大。交流輸電必須同步運行，交流系統并網還要考慮相位的一致性，控制復雜。在交流配電網絡中，交流輸電能力受到同步發電機間功角穩定性問題的限制，且隨著輸電距離的增大，同步機間的聯系電抗增大，電流的相位在交流輸電系統的兩端會產生顯著的相位差，穩定性問題更加突出，使得交流輸配電能力受到更大限制。

與交流電力系統對應的直流電力系統不存在穩定性問題，切換更加容易，運行可靠性高；直流輸電時不會產生線路電容電流損耗，輸電效率高；輸送同樣的有功功率情況下，直流配電只有正負兩極兩根輸電線，無集膚效應，導線截面利用充分，能節省線材、塔材及線路走廊，輸電容量大，輸送距離遠；對絕緣介質的絕緣強度要求比交流低，直流電纜絕緣介質的投資少，適合海下電纜及城市配電網電纜輸電。采用直流電力系統后，將不再需要目前直流輸電技術的換流站，成本大幅度降低。直流輸電的兩條架空線通常采取相鄰布線，電流大小相同，方向相反，相距很近，產生的磁場幾乎可以完全抵消，具有環保優勢。隨著大量分布式能源接入電力系統，直流電力系統更方便于分布式能源的接入。近年來用戶用電形式中含直流環節的電器增多，本質上使用直流的電器增多，使用直流配電網之后，減少電能的變換過程，提高電能效率。預計在不久的將來，隨著直流技術進一步發展及完善，直流電力系統推廣勢在必行，將會在電力系統領域與交流電力系統并存甚至取代交流電力系統。

隨著社會的發展，現代用電設備對電能質量以及供電可靠性提出了越來越高的要求。在交流電力系統中，人們已經采取一系列FACTS裝置運用于交流電力系統的電能質量調節與治理。但是目前的電能質量調節裝置均是針對于交流電力系統設計的，很少有關于直流電力系統的電能質量調節器方面的研究及發明。一旦直流電力系統投入使用，同樣不可避免地會遇到類似的電能質量問題，現有的電能質量調節技術及裝置將基本上無法適應直流電力系統的要求。

發明內容

本發明提出一種并聯型直流電力系統電能質量調節器，實現直流電力系統的電能質量有效調節。

一種并聯型直流電力系統電能質量調節器，包括

電壓電流信號采集單元，其連接控制器，用于采集直流電力系統的母線電壓和電流信號，對該信號預處理后傳送給控制器；

控制器，其分別連接電壓電流信號采集單元、DC/DC雙向變換器和直流儲能單元，用于接收電壓電流信號采集單元的母線電壓和電流信號，對該信號進行分析處理，產生相應的控制指令并傳送給DC/DC雙向變換器和直流儲能單元；

直流儲能單元，其分別連接控制器和DC/DC雙向變換器，用于接收控制器的控制指令，在該指令控制下接收直流電力系統通過DC/DC雙向變換器輸出的直流電能或者通過DC/DC雙向變換器向直流電力系統提供直流電能；

DC/DC雙向變換器，其分別連接控制器、直流儲能單元和濾波單元，用于接收控制器的控制指令，在該指令作用下控制自身開關器件的開斷從而將直流儲能單元輸出的直流電能調整為合適的補償電流輸出給直流電力系統，或者將直流電力系統多余的直流電能傳送給直流儲能單元；

濾波單元，其一端與DC/DC雙向變換器并聯，另一端與直流母線并聯，用于對直流儲能單元通過DC/DC雙向變換器向直流母線輸入的直流電流進行濾波處理。

進一步地，所述調節器還包括隔離型DC/DC雙向變壓器，隔離型DC/DC雙向變壓器的副邊與濾波單元并聯，隔離型DC/DC雙向變壓器的原邊與直流母線并聯。

進一步地，所述控制指令包括電流補償指令、諧波電流補償指令和電流快速注入指令。

本發明有以下技術效果：

（1）本發明在應用中，當直流電力系統的母線電壓發生電壓跌落或上升時，該并聯型直流電力系統電能質量調節器可以在毫秒級時間內向直流電力系統注入直流電流或者吸收直流電流，使直流電力系統的母線電壓保持恒定或者在一定的允許范圍內，達到穩定直流電力系統電壓的目的。

（2）本發明在應用中，當直流電力系統的直流母線上出現諧波電流時，該并聯型直流電力系統電能質量調節器可以濾除直流母線中的諧波電流，實現電源側與負荷側之間的諧波隔離，阻止諧波電流在兩者之間雙向流動。