[發明專利]一種基于T型三電平的統一電能質量調節器及其調節方法

有效

• 申請號: 201410206973.0
• 申請日: 2014-05-15
• 公開（公告）號: CN103997043B
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 張亮;水恒華;張丹
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: H02J3/12
• 分類號: H02J3/12;H02J3/01
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司32224
• 代理人: 董建林

技術領域

統一電能質量調節器，即UPQC，它是一種具備有效解決大多數電能質量問題的綜合補償裝置。本發明涉及一種基于T型三電平技術的微電網統一電能質量調節器及控制方法，屬于智能電網領域。

背景技術

微電網是一種由微電源與負荷共同組成的系統，其電能質量問題分析如下：在微電網中，除了負荷變化影響外，微電源輸出功率波動也會引電壓閃變；另外，非線性負荷將產生大量諧波，引發電網三相電壓的不平衡；同時，微電源及各種電力電子變換器也會產生一定諧波，影響微電網的正常運行。

針對微電網上述綜合電能質量問題，使用無源LC濾波器，雖可以減少諧波、改善交流負載的功率因數，但應用受限條件較多。另外，使用單一的串/并型有源電力濾波器或者單一的動態電壓恢復器，均難以實現多種工況下的電能質量治理。

UPQC是一種能夠有效解決微電網電壓閃變、電流諧波等主要電能質量問題的裝置：(圖1的)串聯型變換器部分通過在線檢測負荷側的電壓跌落量，實時產生一個電壓補償量來抵消跌落量的影響，使得負荷側的供電始終滿足標準，有效解決了電壓閃變問題；(圖1的)并聯型變換器部分通過在線檢測微電源側的電流畸變分量，并實時產生一個幅值相等相位相反的電流補償量，以實現對電網電流畸變的矯正。主電路拓撲結構是UPQC的核心組成部分之一,現有多電平型主電路拓撲中應用最為廣泛的是二極管鉗位型三電平電路,它通過引入二極管來實現中點電壓鉗位，但直流電壓平衡控制變得復雜。工程界急需一種新型高效的電路拓撲來大幅提升UPQC特性及性能，另外，UPQC的性能優劣還在于針對諧波電流的實時檢測與分離，相關復雜算法對系統實時性要求較高，因而對高速數字控制系統的設計提出新要求。

發明內容

為了解決現上述問題，本發明提供一種基于T型三電平的統一電能質量調節器，可以有效補償主電網電壓跌落、波動、過電壓、電壓畸變，以及由微電網中非線性和不平衡負荷帶來的綜合供電質量問題，本發明主要應用在微電網中，微電網主要包括電源與負荷。

本發明所要解決的技術問題是通過以下技術方案實現的：

一種基于T型三電平的統一電能質量調節器，包括用于檢測電源的電源檢測裝置、負荷檢測裝置、串聯型變換器、并聯型變換器、儲能單元、霍爾傳感器、模擬量采集單元、主數字控制器、以及驅動電路，所述串聯型變換器通過自耦變壓器與微電網中的電源側連接，所述并聯型變換器并聯在微電網中的負荷側，所述儲能單元同時與串聯型變換器和并聯型變換器連接，所述電源檢測裝置同時與微電源、串聯型變換器以及主數字控制器連接,負荷檢測裝置同時與負荷以及模擬量采集單元連接,串聯型變換器與并聯型變換器還同時連接驅動電路與霍爾傳感器，模擬量采集單元同時與主數字控制器以及霍爾傳感器相連，主數字控制器還與驅動電路相連。

優選地，所述串聯型變換器包括第一直流側電容分壓支路、第一三相全橋逆變電路、第一雙向開關管、第二雙向開關管以及第三雙向開關管，所述第一、二、三雙向開關管的一端均接于第一直流側電容分壓支路的中點o₁，另一端分別接所述第一三相全橋逆變電路的三相橋臂的中點，所述第一三相全橋逆變電路的三個橋臂中點構成串聯型變換器的輸出端；串聯型變換器的輸出端通過LC濾波電路，由自耦變壓器串聯接入微電網中的電源側，所述并聯型變換器包括:第二直流側電容分壓支路、第二三相全橋逆變電路、第四雙向開關管、第五雙向開關管、第六雙向開關管，所述第四、五、六雙向開關管的一端均接于第二電容分壓支路的中點o₂，另一端分別接所述第二三相全橋逆變電路的三相橋臂的中點，所述第二三相全橋逆變電路的三個橋臂中點構成并聯型變換器的輸出端，該輸出端通過LC濾波電路，并聯接入微電網中的負荷側。