[發明專利]一種統一電能質量調節裝置及方法

有效

• 申請號: 201410687123.7
• 申請日: 2014-11-26
• 公開（公告）號: CN104393599A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 張華贏;胡子珩;姚森敬;曹軍威;楊明博;王淼
• 申請（專利權）人: 深圳供電局有限公司;清華大學;張家港智能電力研究院有限公司
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01;H02J3/16
• 代理公司: 深圳匯智容達專利商標事務所(普通合伙) 44238
• 代理人: 潘中毅;熊賢卿

技術領域

本發明涉及電力系統技術領域，尤其涉及一種統一電能質量調節裝置及方法。

背景技術

UPQC（Unified?Power?Quality?Conditioner，統一電能質量調節裝置）通常由串聯型電壓源變流器和并聯型電壓源變流器通過公共直流母線結合而成，其安裝在用戶側的諧波負載附近，可以同時對電壓和電流進行補償。串聯型電壓源變流器起到DVR（Dynamic?Voltage?Restorer，動態電壓補償器）的作用，可抑制電壓波動，補償電源電壓諧波，消除配電系統中經常發生的電壓暫升或電壓暫降問題，提高裝置的阻尼。并聯型電壓源變流器起到APF（Active?Power?Filter，有源電力濾波器）的作用，可濾除負載諧波電流，補償負載無功功率。

如圖1所示，現有技術中UPQC結合了DVR和APF的變流器結構，DVR變流器D1*和APF變流器F1*共用一個直流儲能環節C1*，DVR變流器D1*經串聯變壓器T1*接于電網系統側，具有維持連接點處電壓、補償電壓閃變和不對稱的功能，APF變流器F1*經串聯電抗器L1*接于負載側，主要用于補償諧波和無功電流，同時維持DVR變流器D1*和APF變流器F1*之間的直流電壓恒定。其中，DVR變流器D1*和APF變流器F1*均為雙向PWM（Pulse-Width?Modulation?，脈沖寬度調制）變流器，既可以工作在整流狀態，也可以工作在逆變狀態；DVR變流器D1*經串聯變壓器T1*輸出基波正序補償電壓，向電網注入功率，同時也可以輸出諧波補償電壓；APF變流器F1*向電網注入諧波補償，同時可以輸出無功電流。

UPQC工作過程中，需要協調DVR功能和APF功能，當出現電壓跌落時，DVR功能啟動，此時APF功能有兩種選擇：一、同步穩定直流電容C1*電壓，用于電壓跌落補償；二、補償諧波，不再維持直流電容C1*電壓。

以上APF功能的兩種選擇均有不足之處，其不足之處在于：針對第一種選擇方式，UPQC不再有諧波和無功補償，當串聯側正進行電壓補償時，電網的諧波和無功會出現峰值，需及時進行諧波處理和無功補償；針對第二種選擇方式，DVR補償功能受限，因DVR功能僅靠直流電容C1*及其附屬儲能裝置儲存的能量完成，能量用完則DVR補償功能結束，直至直流電容C1*恢復至正常狀態，才可進行下一次DVR補償動作。??????????????????????????????????????????????????

發明內容

本發明實施例所要解決的技術問題在于，提供一種統一電能質量調節裝置及方法，能夠在電網出現電壓跌落時，穩定直流電容來補償電壓跌落，同時及時進行諧波處理和無功補償。

為了解決上述技術問題，本發明實施例提供了一種統一電能質量調節裝置，所述裝置包括DVR變流器、第一APF變流器、第二APF變流器、第一直流儲能電容、第二直流儲能電容、變壓器、第一電抗器、第二電抗器和網絡控制器；其中，

所述DVR變流器、第一直流儲能電容及第一APF變流器相并聯后三者間形成為第一補償回路，且所述第一補償回路的一端從所述DVR變流器側通過所述變壓器與電網側相連，另一端從所述第一APF變流器側通過所述第一電抗器與負載側相連，用于在所述電網側的電壓跌落時，進行電壓補償，維持所述DVR變流器和所述第一APF變流器之間的直流電壓恒定；

所述DVR變流器、第二直流儲能電容及第二APF變流器相并聯后三者間形成為第二補償回路，且所述第二補償回路的一端從所述DVR變流器側通過所述變壓器與所述電網側相連，另一端從所述第二APF變流器側通過所述第二電抗器與所述電網側相連，用于在所述電網側的電壓跌落時，進行諧波處理和無功補償；

所述網絡控制器還同時與所述DVR變流器、第一APF變流器及第二APF變流器相連，用于當檢測到所述電網側的當前電壓小于預設的閾值時，確定所述電網側的電壓跌落，啟動所述DVR變流器進行電壓補償，并控制所述第一APF變流器維持所述第一直流儲能電容的電壓恒定，以及控制所述第二APF變流器進行諧波處理和無功補償；或當檢測到所述電網側的當前電壓大于預設的閾值時，確定所述電網側的電壓無跌落，切斷所述DVR變流器電壓補償，并控制所述第一APF變流器進行諧波處理和無功補償，以及控制所述第二APF變流器給所述第二直流儲能電容充電。