[發明專利]一種基于統一電能質量控制器的電壓跌落補償裝置及方法

在審

• 申請號: 201911170228.4
• 申請日: 2019-11-26
• 公開（公告）號: CN110880766A
• 公開（公告）日: 2020-03-13
• 發明（設計）人: 謝業君;王玲;李鵬;李濤;蘇鑫;郎海龍;于曉威;鄭永健;閆春生;黃川;白挺瑋;薛思萌;孫宏偉;袁景;李志國;黃曉輝
• 申請（專利權）人: 國網遼寧省電力有限公司本溪供電公司;遼寧電能發展股份有限公司;國家電網有限公司;南京赫曦電氣有限公司
• 主分類號: H02J3/12
• 分類號: H02J3/12
• 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

本發明公開了一種基于統一電能質量控制器的電壓跌落補償裝置及其方法。該裝置通過在系統電源與負荷之間安裝統一電能質量控制器調節負載電壓，在電網出現電壓跌落時，通過統一電能質量控制器瞬時補償電壓。本發明可以解決工業用電普遍存在的電壓暫降問題，有效保證敏感性負載用電可靠性，解決傳統電壓暫降補償設備治理電壓頻繁跌落效率低，維護困難等問題，無需儲能元件，特別適用于頻繁電壓跌落的場合；此種拓撲補償無需做到全功率，特別適用于大容量系統場合，采用回饋能量的控制方式能夠減少能耗、節約安裝空間和降低設備運行成本，具有很好的經濟效益。

技術領域

本發明涉及配電網領域，具體涉及一種基于統一電能質量控制器的電壓跌落補償裝置及方法。

背景技術

電壓跌落是工業領域最常見的電能問題，主因是系統故障或系統內部倒閘操作等，持續時間約為5～30個周波，對敏感性負荷影響嚴重，設備因供電電壓擾動而停機，造成嚴重的停機和停產損失。。

國內多采用動態調壓器方案治理電壓跌落，主要原理是利用超級電容等元件存儲能量，全功率逆變器輸出電壓，通過快切開關切換主回路電源至逆變器。此種必須按負載的全容量配置電力電子器件和儲能元件；補償時間受限儲能元件，一般只能持續0.5S～10S；對于頻繁的電壓跌落，不得不頻繁投切，治理效率不高；另外超級電容儲能元件，長時間充放電后，有可能出現均壓問題。

統一電能質量控制器，將并聯有源濾波和串聯式調節器進行組合，綜合電流補償和電壓補償功能的優點。利用統一電能質量調節器作為控制機構，無需儲能元件，特別適用于頻繁電壓暫降的場合；此種拓撲補償無需做到全功率，特別適用于大容量系統場合。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供一種基于統一電能質量控制器的電壓跌落補償裝置，該裝置通過在系統電源與負荷之間安裝統一電能質量控制器調節負載電壓，在電網出現電壓跌落時，通過統一電能質量控制器瞬時補償電壓。

優選的，所述統一電能質量控制器包括串聯式隔離變壓器，并聯側整流器與串聯側逆變器；串聯式隔離變壓器的副邊接到配電變壓器輸出和負載之間，串聯側逆變器接到串聯式隔離變壓器原邊，所述并聯側整流器并聯負載側線路。

優選的，所述并聯側整流器和串聯側逆變器均采用一字三電平結構，并聯側整流器為中性線引出的三相四線結構，串聯側逆變器為三相三線結構。

所述并聯側整流器主要作用在于穩定直流電壓，從電網回饋或吸收能量；所述串聯側逆變器主要作用是根據給定逆變電壓；所述串聯式隔離變壓器作用是將串聯側逆變器逆變電壓疊加至電網相電壓上。

為解決上述問題，本發明還提供一種基于統一電能質量控制器的電壓跌落補償方法，該方法通過在配電變壓器輸出端和負載之間安裝設備，檢測和補償電壓跌落。其特征在于，所述方法是通過統一電能質量控制器來實現的，并聯側整流器用于穩定直流電壓；串聯側逆變器主要作用是根據給定逆變電壓；串聯式隔離變壓器作用是將串聯側逆變器逆變電壓疊加至電網相電壓上。所述的電壓跌落檢測方法，利用二階廣義積分方法配合瞬時功率計算方法精確檢測電壓跌落事件；所述的電壓跌落補償方法，通過二階廣義積分和瞬時功率方法計算串聯側輸出幅值，將串聯側逆變器逆變電壓通過串聯式隔離變壓器疊加至電網相電壓上。

優選的，通過二階廣義積分方法配合瞬時功率計算方法精確檢測電壓跌落事件，具體包括以下步驟：

(1)三相電壓首先經過clark變換得出U_α、U_β作為輸入量；

(2)通過廣義二階積分法得到正序分量U_{α_pos}、U_{β_pos}，和負序分量U_{α_neg}、U_{β_neg}；