[發明專利]三相四線制電能質量綜合治理裝置及其控制方法和系統

有效

• 申請號: 201711181707.7
• 申請日: 2017-11-23
• 公開（公告）號: CN109830966B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 田振清;付明志;吳冬;宋波;孟憲樂;秦猛;姚穎
• 申請（專利權）人: 天津平高智能電氣有限公司;平高集團有限公司;國家電網公司
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;H02J3/26;H02J3/01
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 韓天寶

本發明涉及三相四線制電能質量綜合治理裝置及其控制方法和系統，對負載電流進行相應地處理，得到零序電流分量和負序電流分量；對負載電流和直流支撐電容電壓進行相應的處理，得到的三個分量分別作為零序電流控制環、負序電流控制環和正序電流控制環的輸入參考值，零序電流控制環輸出的零序調節信號、正序電流控制環輸出的正序調節信號和負序電流控制環輸出的負序調節信號通過調制之后生成開關器件的控制信號，以進行動態補償控制。采用正、負、零序分離的電流解耦方式，分別進行正序、負序、零序動態補償控制，能夠提升動態補償的可靠性以及動態補償的效果。另外，還可以解決傳統補償電容的響應速度慢及不能雙向補償的問題，做到快速雙向補償。

技術領域

本發明涉及三相四線制電能質量綜合治理裝置及其控制方法和系統，屬于三相交流電網動態補償技術領域。

背景技術

隨著近些年來配電網中新能源的大量接入以及電力電子技術的廣泛應用，電網中增加了許多非線性電源及負載，例如家用光伏發電、汽車充電樁、變頻節能家電等，使得電力系統中的電源類型與特性，電網拓撲結構和負荷構成發生深刻變化，而且在配電網還存在著大量的單相、不對稱、非線性、沖擊性負荷，這些因素均帶來了新的電能質量問題，包括三相負荷不平衡嚴重、功率因數偏低、電壓合格率低等。三相負荷不平衡及功率因數偏低會導致電網損耗增大，關鍵設備出現過流故障甚至損壞等問題。

現在配電臺區廣泛使用是智能電容器補償，智能電容器由接觸器或復合開關投切，響應速度較慢，應對快速變化的無功及三相不平衡補償無能為力；而且電容器為分組投切，不能提供連續的無功補償，只能做到階梯式的補償，有可能發生過補或者欠補；另外有時電網還需要補償感性無功，而智能電容器只能提供容性無功，不能做到雙向補償；再有對于三相負荷不平衡問題，電容補償只能靠無功轉移的方式進行調節，作用有限；近兩年也出現了用低壓靜止無功發生器替代智能電容器，同時解決無功補償及三相不平衡的問題，但是此類裝置部分采用三相三線變換器，這種變換器并不能很好的補償零序電流；也有一部分采用電容中點式變換器，電容中點與N線直接連接，此種變換器也存在一定的問題，在調節三相負荷不平衡時存在電容中點偏移控制與補償零序電流相互耦合的問題，控制效果較差。

授權公告號為CN206412773U的中國專利文件中公開了一種三相四橋臂無功補償器，包括檢測模塊、濾波模塊、變流器和控制模塊，變流器為三相四橋臂電路，三相四橋臂電路的交流側通過濾波模塊連接三相交流電網，直流側連接電容單元，檢測單元檢測三相交流電網以及其他相關位置處的電流和電壓信息，并將檢測到的數據信息輸出給控制模塊，控制模塊通過相應的驅動信號開控制三相四橋臂電路中的開關器件的通斷，實現對三相交流電網的無功補償。雖然該三相四橋臂無功補償器能夠實現電網無功補償，但是，該中國專利文件中并沒有給出具體的無功補償控制策略，采用現有的控制策略的話，無功補償的效果還是較差。

發明內容

本發明的目的是提供一種三相四線制電能質量綜合治理裝置的控制方法，用以解決現有的無功補償方式補償效果較差的問題，同時還可以進行三相負荷不平衡補償。本發明同時提供一種三相四線制電能質量綜合治理裝置的控制系統和一種三相四線制電能質量綜合治理裝置。

為實現上述目的，本發明包括以下技術方案。

控制方法方案一：本方案提供一種三相四線制電能質量綜合治理裝置的控制方法，對負載電流進行相應地處理，得到零序電流分量和負序電流分量；對負載電流和直流支撐電容電壓進行相應的處理，得到正序電流分量，零序電流分量、負序電流分量和正序電流分量分別作為零序電流控制環、負序電流控制環和正序電流控制環的輸入參考值，零序電流控制環輸出的零序調節信號通過調制之后生成用于控制與N相對應的橋臂上的開關器件的控制信號；正序電流控制環輸出的正序調節信號和負序電流控制環輸出的負序調節信號疊加生成疊加調節信號，疊加調節信號通過調制之后生成用于控制與A、B、C三相對應的橋臂上的開關器件的控制信號，根據相應的控制信號控制對應橋臂上的開關器件的開斷實現動態補償。