[發明專利]一種電能質量調節裝置及控制方法

有效

• 申請號: 202110689401.2
• 申請日: 2021-06-22
• 公開（公告）號: CN113452067B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 徐岸非;黃晴宇;蔣云昊;方四安;徐沖;杜小剛;孫林波
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/18;H02J3/01;H02J3/28
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 彭艷君

本發明屬于電能質量調節技術領域，特別涉及一種電能質量調節裝置及控制方法，該裝置分別與電網側三相電路依次連接的第一、第二、第三隔離開關、第一、第二、第三斷路器和第一、第二、第三電抗器，分別與第一、第二、第三電抗器連接的第一、第二、第三柔性電能變換裝置，第一、第二、第三柔性電能變換裝置相互連接于中性點；各柔性電能變換裝置包括n組級聯全橋式逆變單元，n為正整數；每組全橋逆變單元包括四個IGBT，每個IGBT反并聯一個二極管；每組全橋逆變單元依次連接有直流母線電容、切換開關和后備儲能系統。該裝置可以實現一機多能，可同時完成光伏并網、電壓暫降平抑、諧波治理和無功補償的功能。提高了用電效率，節省生產成本。

技術領域

本發明屬于電能質量調節技術領域，特別涉及一種電能質量調節裝置及控制方法。

背景技術

隨著大量新能源電站并網以及非常規用電負荷接入，其對電網的電能質量造成了巨大沖擊。就目前來看，無論SVC、TCSC還是SVG，都存在拓撲結構固化、應用功能有限、治理電壓暫降失效等問題。

近十年來，為解決這些難題，國內外已逐步開展利用光伏發電及其他儲能裝置進行電能質量調節的研究并取得了一些成果。結合現狀，開展基于光伏發電系統的柔性電能變換裝置正當其時。

將太陽能微電網與APF、SVG等電能調節裝置進行有機結合，通過拓撲結構柔性化，控制功能復合化，場景識別智能化等關鍵技術實現“一機多能”、“揚長避短”，既能實現光伏并網發電，又能進行電壓暫降補償，同時兼顧諧波治理與無功補償。

發明內容

本發明的目的是對包含太陽能微電網供儲能環節的柔性電能變換裝置進行研究，提供一種電能質量調節裝置及控制方法。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：一種電能質量調節裝置，包括電網側三相電路；還包括分別與電網側三相電路依次連接的第一、第二、第三隔離開關、第一、第二、第三斷路器和第一、第二、第三電抗器，分別與第一、第二、第三電抗器連接的第一、第二、第三柔性電能變換裝置，第一、第二、第三柔性電能變換裝置相互連接于中性點；各柔性電能變換裝置包括n組級聯全橋式逆變單元，n為正整數；每組全橋逆變單元包括四個IGBT，每個IGBT反并聯一個二極管；每組全橋逆變單元依次連接有直流母線電容、切換開關和后備儲能系統。

基于電能質量調節裝置的柔性控制方法，包括以下步驟：

步驟1、對電網側電壓、電流進行檢測與計算；

步驟2、通過智能場景識別算法識別3種場景；場景1對應正常工作模式、場景2對應的電壓暫降補償模式、場景3對應的諧波補償模式和無功補償模式；

步驟3、正常工作模式下電網電壓、電流均在預設的閾值范圍內，切換開關閉合；調節裝置既可對諧波、無功進行補償，同時作為光伏發電單元的并網逆變器，對光伏發電裝置采用MPPT控制，在控制模型內疊加一個指令電流，光伏發電裝置經MPPT調節控制得到的指令電流，在電壓調節環節之后加入；

步驟4、電壓暫降補償模式下電網電壓下降超過閾值，切換開關閉合，光伏發電單元向直流母線電容供能，調節裝置對電網電壓進行補償；采用電壓暫降補償算法將電網電壓與逆變器輸出電壓之間的相位差通過MPPT算法調節間接控制有功電流的注入，電網電壓與逆變器輸出電壓的幅值差確定無功功率的傳遞方向與大小，最后由重復控制算法生成疊加指令值；

步驟5、諧波補償模式和無功補償模式下若電網諧波和無功含量未超過預設的閾值，切換開關保持閉合，調節裝置采用復合補償算法對諧波、無功進行補償，同時并網發電；若電網諧波和無功含量超過預設的閾值，切換開關分斷，調節裝置采用重點補償算法對諧波、無功進行補償。

在上述基于電能質量調節裝置的柔性控制方法中，步驟2所述智能場景識別算法采用基于實時電氣參數檢測的智能場景識別算法，其進行識別的優選級排序依次為：電壓暫降補償場景、諧波補償場景和無功補償場景；具體步驟如下：