[發明專利]一種集成化電力電子“電壓-電能-質量”配網補償系統

在審

• 申請號: 202010799980.1
• 申請日: 2020-08-11
• 公開（公告）號: CN111987730A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 徐國卿;武慧莉;王翔
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: H02J3/28
• 分類號: H02J3/28;H02J3/12
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

本發明公開了一種集成化電力電子“電壓?電能?質量”配網補償系統，包括供電線、補償單元、儲能路由接口單元、直流母線單元以及控制單元。補償單元利用電力電子集成技術將三個可逆PWM變流器集成于一體，能夠同時實現供電線路電壓、電能與質量的三重補償，且相較于傳統的峰谷平衡與電網補償技術，雙并聯變流器的設置使其調節速度更快。為避免從電網自取電導致補償失效問題的出現，本發明利用儲能設備為補償單元提供能量來源，儲能技術的應用一方面為新能源的上網提供了能量緩沖的通道，另一方面使得電網低谷時段發出的電能得以重復利用，真正地有助于實現配電網綠色、高效、經濟地運行。

技術領域

本發明屬于供電或配電的電路裝置或系統，具體涉及一種集成化電力電子“電壓-電能-質量”配網補償系統。

背景技術

電能質量是衡量工業、商業和家庭用電質量的重要術語，引起電力系統擾動的主要電能質量問題包括：電壓質量、電流質量、供電質量及用電質量，由于系統各元件(發電機、變壓器、線路等等)參數并不是理想線性或對稱的，負荷性質各異且隨機變化，加之調控手段的不完善以及運行操作、外來干擾和各種故障等原因，理想的完美正弦波供電狀態在實際當中并不存在，而由此產生了電網運行、電氣設備和用電中的各種各樣的問題，促使對于電能質量問題的研究成為了一大熱點。改善電能質量對于電網和電氣設備的安全與經濟運行具有重要的意義，傳統的補償技術，如有載調壓變壓器，主要通過并聯于輸電線的原邊繞組汲取能量，串聯于輸電線的副邊繞組會輸出與線路電壓同相(0°)或反相(180°)的補償電壓，但其存在自取電加劇電壓跌落的問題；靜止同步串聯補償器(SSSC)主要針對電流質量問題進行無功補償，但不具備有功補償、諧波補償、三相不平衡補償的功能；統一潮流控制器(UPFC)雖然綜合了靜止同步補償器(STATCOM)和靜止同步串聯補償器(SSSC)的優點能實時調節線路有功流動的功能。但是UPFC仍存在自取電得缺陷，在需要大容量補償時會加劇電壓跌落。

因此，在電力需求日益增大、電能質量要求日益增高的現代化電氣社會，本領域亟需一種具有更大自由度的多功能電力補償變電系統，以獲得一種兼顧經濟效益、設備可靠性、電能質量的多目標控制，進而為交流輸電網絡與新興電力電子設備的協調運行提供參考。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種集成化電力電子“電壓-電能-質量”配網補償系統，同時實現配網供電線路的電壓、電能與質量的三重補償。本發明相較于傳統的峰谷平衡以及電網補償技術，具有集成度更高，容量更大，調節速度更快等諸多優勢。雙并聯變流器的配置使得調節響應速度更及時，利用儲能技術不僅為新能源的上網提供了能量緩沖的通道，同時使得電網低谷時段發出的電能得以在高峰時段充分利用，真正地有助于實現配電網綠色、高效、經濟地運行。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種集成化電力電子“電壓-電能-質量”配網補償系統，包括供電線路，所述供電線路的輸入輸出端之間連接一個補償單元，補償單元通過一個直流母線單元連接一個儲能路由接口單元，供電線路的輸入端經一個控制單元連接補償單元和儲能路由接口單元。

優選地，所述補償單元的輸入端連接供電線路輸入端，輸出端連接供電線路輸出端，所述供電線路輸入端包括三相相線輸入端與中性線輸入端，所述供電線輸出端包括三相相線輸出端與中性線輸出端，所述補償單元用于同時實現配網的電壓補償、電能補償以及質量補償；同時實現功率補償；

所述儲能路由接口單元通過所述直流母線單元與所述補償單元相連，用于為所述補償單元提供能量來源或將所述補償單元吸收的電網能量進行儲存，同時為新能源以及儲能設備提供上網接口；

所述直流母線單元用于實現系統內部的能量流動；

所述控制單元與所述補償單元、所述儲能路由接口單元相連，用于控制所述補償單元及所述儲能路由接口單元完成相應的功率變換以實現所述電壓、電能、質量的三重補償。