[發明專利]一種基于主從控制的電能質量控制系統及控制方法

在審

• 申請號: 202211430107.0
• 申請日: 2022-11-15
• 公開（公告）號: CN115864372A
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 蔣佳琛;袁小偉;宋浩正;林鴻元;溫歡;白冬青;喬貴;藺金佑
• 申請（專利權）人: 天水電氣傳動研究所集團有限公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/01;H02J3/18
• 代理公司: 甘肅省知識產權事務中心代理有限公司 62100
• 代理人: 王娜

本發明屬于電能質量控制技術領域，具體涉及一種基于主從控制的電能質量控制系統及控制方法，以解決現有電能質量技術中多臺同容量設備并聯使用中存在設備輸出功率不統一、設備并機數受限的問題，本發明將傳統電能質量設備的控制器，分為主控制器和從控制器，一套電能質量補償設備的控制器由一個主控制器和若干從控制器組成，主控制器通過采集負載電壓、電流，分析負載電流中諧波電流和無功電流的成分和含量，根據補償要求，計算整個系統需補償的諧波電流和無功電流的大小，根據設備并機數量計算單臺并機設備所需補償功率。既解決了每臺設備輸出功率不統一、設備并機數和并機容量受限的問題，又實現了多臺設備間的統一協調控制，提升了設備資源利用率。

技術領域

本發明涉及電能質量控制技術領域，具體涉及一種基于主從控制的電能質量控制系統及控制方法。

背景技術

當前電網中由于大功率電機調速裝置、電弧爐等非線性或不平衡負載的大量使用，向電網吸收大量的無功、諧波電流，造成電流、電壓發生畸變或不平衡，從而引起電網系統的效率和功率因數降低，電子設備誤動作及使用年限降低等與電能質量相關的問題，而解決上述電能質量問題最好的方法就是通過無功、諧波補償設備補償無功、抑制諧波。但隨著電機調速裝置、電弧爐等非線性或不平衡負載的功率不斷增大，所需的容量也不斷增大。

為滿足補償容量的需求，電能質量補償設備有兩個發展的趨勢：第一，補償設備的單體容量不斷增大，但存在的問題是成本高、可靠性低、冗余性差、補償精度低、可擴展性不靈活；第二，通過多臺相同小容量設備并聯的形式，增大補償設備整體容量，這種方式成本低、冗余性強、補償精度高。但由于單臺設備容量較小，所以并聯設備的數量會比較多，當設備并聯數達到一定數量時，各個并聯設備之間的控制和協調將會成為很大的問題，且由于每臺設備都會接收到外部信號(包括啟動、停止、負載電流、系統總輸出電流等)，并對其進行分析然后再給定輸出，所需要的控制資源較大，且并聯設備輸出功率不同意，補償設備并機數受限，并機容量受限。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有電能質量技術中多臺同容量設備并聯使用時，存在每臺設備輸出功率不統一、設備并機數受限的問題，提供了一種基于主從控制的電能質量控制系統。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種基于主從控制的電能質量控制系統，包括連接在三相電網電壓上的電能質量補償設備，電能質量補償設備連接有三相負載電壓和電流采集模塊，三相負載電壓和電流采集模塊與三相非線性或不平衡負載連接；

所述電能質量補償設備包括多個并聯在三相電網電壓上的Module模塊，每個所述Module模塊包括與三相電網電壓連接的濾波模塊，濾波模塊連接有單機電壓和電流采集模塊，單機電壓和電流采集模塊連接有HB模塊；

所述三相負載電壓和電流采集模塊還連接有用于采集負載電壓和電流主控制單元，主控制單元雙向連接有多個從控制單元，每個從控制單元與對應單機電壓和電流采集模塊連接用于采集對應Module模塊的輸出電壓和電流，從控制單元可將對應Module模塊的輸出電壓和電流傳輸給主控制單元，主控制單元可將下發給Module模塊的補償電流信號傳輸給從控制單元，HB模塊與對應從控制單元連接用于執行從控制單元的補償電流指令。

進一步地，濾波模塊包括串接在三相電壓上的第一三相進線電感L1、第二三相進線電感L2，第一三相進線電感L1與第二三相進線電感L2之間的三個連接端子上并聯有濾波電阻R_Lb,濾波電阻R_Lb上串聯有濾波電容C_Lb。

進一步地，HB模塊包括并聯設置的三組IGBT管S、一組直流電容，一組直流電容包括串聯的第一直流電容C1、第二直流電容C2，IGBT管S包括串聯的4個IGBT管S，兩側相鄰IGBT管S之間串接有兩個鉗位二極管D，中間相鄰IGBT管S之間與單機電壓和電流采集模塊的端子對應連接，兩鉗位二極管D之間、第一電容C1、第二電容C2之間均通過接線端子連接。