[發明專利]一種配電網電壓暫降實時在線式綜合補償裝置及其方法

有效

• 申請號: 201811253112.2
• 申請日: 2018-10-25
• 公開（公告）號: CN109390960B
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發明（設計）人: 黃曉輝;袁景;李志國
• 申請（專利權）人: 南京赫曦電氣有限公司
• 主分類號: H02J3/32
• 分類號: H02J3/32;H02J3/12;H02J3/28;H02J3/18
• 代理公司: 北京華仁聯合知識產權代理有限公司 11588
• 代理人: 陳建

1.一種配電網電壓暫降實時在線式綜合補償裝置，其特征在于，該裝置包括串聯變換器單元(SSC)、并聯變換器單元(PSC)、直流側儲能單元和注入式串聯變壓器，所述補償裝置串聯在系統電源與敏感負荷之間；

其中，所述串聯變換器單元(SSC)通過注入式串聯變壓器來實時產生電網電壓波動包括電壓暫降時的補償電壓，保證敏感負荷供電端的電壓穩定；并聯變換器單元(PSC)主要維持串聯變換器單元(SSC)和并聯變換器單元(PSC)公共直流母排電壓的穩定，并同時提供負荷端無功電流、諧波電流的補償功能；

直流側儲能單元提供電網電壓深度暫降時的能量補償；

在電網出現頻繁輕度暫降時，串聯變換器單元(SSC)通過注入式串聯變壓器來實時補償電壓，從電網獲取能量，不需要從直流側儲能單元獲取能量；

當三相電源系統發生電壓深度跌落時，從直流側儲能單元獲取能量快速逆變電壓，精確快速補償電壓；

所述注入式串聯變壓器的副邊串聯于配電變壓器輸出和負載之間，所述串聯變換器單元接到注入式串聯變壓器原邊，所述并聯變換器單元(PSC)與負載側并聯或與電網側并聯；

其中，所述綜合補償裝置采用如下方式實現電壓暫降補償：

(1)通過廣義二階積分法提取基波電壓

廣義二階積分法具體公式如下：

式中：v是輸入信號，v'是輸出信號，H_d(s)為帶通濾波器傳遞函數，H_q(s)為低通濾波器傳遞函數，ω為濾波器中心角頻率，k為阻尼比；

當輸入電壓信號角頻率與濾波器中心角頻率一致時，輸入信號v經過H_d(s)，得到角頻率為ω的輸出信號v'，從而實現基波電壓提取；

(2)通過鎖相環PLL和基波電壓u_s得到電網電壓的相位θ_s，通過對基波鎖相可以消除電壓暫降或畸變相關干擾，得到精確鎖相角度；

(3)通過比對電網實際電壓和基波電壓確定電壓波動差值，根據相位θ_s確定閾值系數，根據電壓差值是否超過設定閾值，觸發電壓突變事件；

(4)并聯變換器單元控制方式如下：

利用相位θ_s將并聯側三相電流I_abc變換到dq軸上，分別為I_d和I_q；直流電壓的給定值為和實際電壓U_dc比較之后，通過PI控制器得到d軸的電流給定，q軸的電流給定為0；d軸、q軸電流給定和實際正序電流I_d、I_q比較，通過PI控制器再加上相關耦合項之后得到了并聯變換器單元輸出的d軸和q軸電壓；并聯側變換器輸出電壓的給定值經過矢量SPWM調理之后，控制并聯變換器單元的IGBT實現了閉環控制；

(5)串聯變換器單元控制方式如下：

利用電網實際電壓和基波電壓差值作為串聯側相電壓補償量給定值，和實際串聯變換器單元輸出電壓U_a、U_b、U_c比較，通過PI控制器得到了串聯變換器單元輸出A相B相C相電壓，輸出電壓的給定值經過SPWM調理之后直接控制串聯變換器單元的IGBT生成電壓波形，經過注入式串聯變壓器形成疊加電壓，實現閉環調壓；

其中，如需進行深度補償，所述補償裝置的四象限變流器執行如下步驟：

1)廣義二階積分法求取鎖相角度和電壓暫降觸發事件，具體方法同上述步驟(1)-(3)；

2)直流側儲能單元通過晶閘管快速投入，串聯變換器單元的IGBT全部關斷狀態；

3)利用相位θ_s將并聯變換器單元輸出側三相電壓U_abc、三相電流I_abc變換到dq軸上，分別為U_d U_q和I_d I_q；逆變電壓的給定值為和實際電壓U_d U_q比較之后到了d軸q軸的電流給定，一般設置為0；d軸、q軸電流給定和實際正序電流I_d、I_q比較，通過PI控制器再加上相關耦合項之后得到了并聯變換器單元輸出的d軸和q軸電壓；并聯變換器單元輸出電壓的給定值經過矢量SPWM調理之后，控制并聯變換器單元的IGBT生成電壓波形實現閉環控制。