电能质量智能综合优化装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种电能质量智能综合优化装置，该装置中DVR变流器、第一直流电容及APF变流器并联形成用于电压补偿的第一补偿回路；DVR变流器、第二直流电容及第二APF变流器并联形成用于谐波处理和无功补偿的第二补偿回路；负载补偿器用于录制特定负载的启动、运行、切除等参数；直流电压波动抑制器用于抑制第一及第二直流电容的直流电压；网络控制器用于实现控制第一补偿回路的电压补偿、控制第二补偿回路的谐波处理和无功补偿以及根据负载补偿器中的参数变化规律提供对应的补偿算法。实施本发明专利技术，电网电压跌落时补偿电压跌落，无跌落时进行谐波处理和无功补偿，且能抑制电压波动获得高质量输出波形，并能提高对用户进行用电质量补偿的补偿速度。

Power quality intelligent integrated optimization device

The invention provides a power quality intelligent integrated optimization device for the first compensation loop voltage compensation form DVR converter, the first DC capacitor and APF converter in the device; DVR converter, second DC capacitor and two APF converter to form second harmonic compensation circuit processing and reactive power compensation; load compensator for recording for the starting and running, the parameters such as specific load; the fluctuation of DC voltage DC voltage suppressor for suppression of the first and two DC capacitor; network controller for controlling the first compensation loop voltage compensation, harmonic control second compensation loop and reactive power compensation and compensation according to the corresponding algorithms of load parameter variation in compensator. The implementation of the invention, the grid voltage drop compensation of voltage sag, the harmonic and reactive power compensation processing drop, and can suppress the voltage fluctuation and obtain high quality output waveform, and can improve the user with power quality compensation speed compensation.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统
，尤其涉及一种电能质量智能综合优化装置。
技术介绍
UPQC(Unified Power Quality Conditioner，统一电能质量调节装置)通常由串联型电压源变流器和并联型电压源变流器通过公共直流母线结合而成，其安装在用户侧的谐波负载附近，可以同时对电压和电流进行补偿。串联型电压源变流器起到DVR(Dynamic Voltage Restorer，动态电压补偿器)的作用，可抑制电压波动，补偿电源电压谐波，消除配电系统中经常发生的电压暂升或电压暂降问题，提高装置的阻尼。并联型电压源变流器起到APF(Active Power Filter，有源电力滤波器)的作用，可滤除负载谐波电流，补偿负载无功功率。如图1所示，现有技术中UPQC结合了DVR和APF的变流器结构，DVR变流器D1*和APF变流器F1*共用一个直流电容C1*，DVR变流器D1*经串联变压器T1*接于电网系统侧，具有维持连接点处电压、补偿电压闪变和不对称的功能，APF变流器F1*经串联电抗器L1*接于负载侧，主要用于补偿谐波和无功电流，同时维持DVR变流器D1*和APF变流器F1*之间的直流电压恒定。其中，DVR变流器D1*和APF变流器F1*均为双向PWM(Pulse-Width Modulation，脉冲宽度调制)变流器，既可以工作在整流状态，也可以工作在逆变状态；DVR变流器D1*经串联变压器T1*输出基波正序补偿电压，向电网注入功率，同时也可以输出谐波补偿电压；APF变流器F1*向电网注入谐波补偿，同时可以输出无功电流。UPQC工作过程中，需要协调DVR功能和APF功能，当出现电压跌落时，DVR功能启动，此时APF功能有两种选择：一、同步稳定直流电容C1*电压，用于电压跌落补偿，但是缺点在于：UPQC不再有谐波和无功补偿，当串联侧正 进行电压补偿时，电网的谐波和无功会出现峰值，需及时进行谐波处理和无功补偿；二、补偿谐波，不再维持直流电容C1*电压，但是缺点在于：DVR补偿功能受限，因DVR功能仅靠直流电容C1*及其附属储能装置储存的能量完成，能量用完则DVR补偿功能结束，直至直流电容C1*恢复至正常状态，才可进行下一次DVR补偿动作。通过检索，中国专利公开号为CN 104393599 A公开了一种统一电能质量调节装置及方法，较好地解决了上述问题，但是，该方案中，本专利技术人发现，在上述两种APF功能选择中，直流电容C1*的电压容易波动，不利于获得高质量输出波形，且由于用户负载的谐波和无功特性是有规律的，使得用户无法获得优秀用电质量补偿的补偿速度。因此有必要对此进行改进。
技术实现思路
本专利技术实施例所要解决的技术问题在于，提供一种电能质量智能综合优化装置，电网电压跌落时补偿电压跌落，无跌落时进行谐波处理和无功补偿，且能抑制电压波动获得高质量输出波形，并能提高对用户进行用电质量补偿的补偿速度。为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种电能质量智能综合优化装置，所述装置包括DVR变流器、第一APF变流器、第二APF变流器、第一直流电容、第二直流电容、变压器、第一电抗器、第二电抗器、网络控制器、负载补偿器和直流电压波动抑制器；其中，所述DVR变流器、第一直流电容及第一APF变流器三者并联形成第一补偿回路，且所述第一补偿回路的一端从所述DVR变流器侧通过所述变压器与电网侧相连，另一端从所述第一APF变流器侧通过所述第一电抗器与负载侧相连，用于在所述电网侧的电压跌落时，进行电压补偿，维持所述DVR变流器和所述第一APF变流器之间的直流电压恒定；所述DVR变流器、第二直流电容及第二APF变流器三者并联形成第二补偿回路，且所述第二补偿回路的一端从所述DVR变流器侧通过所述变压器与所述电网侧相连，另一端从所述第二APF变流器侧通过所述第二电抗器与所述电 网侧相连，用于在所述电网侧的无电压跌落时，进行谐波处理和无功补偿；所述负载补偿器至少有一个且均与所述网络控制器相连，每一负载补偿器均用于预存一负载在所有工作状态下形成对负载侧电网参数的变化规律，并根据所述负载当前工作状态，将对应的负载侧电网参数变化规律及对应的补偿启动时间发送至所述网络控制器中；其中，所述工作状态包括切入状态、切出状态和正常工作状态；所述直流电压波动抑制器与所述网络控制器相连，用于获取并修正所述第一直流电容和所述第二直流电容分别对应的电压波形；所述网络控制器还同时与所述DVR变流器、第一APF变流器及第二APF变流器相连，用于当检测到所述电网侧的当前电压小于预设的阈值时，确定所述电网侧的电压跌落，启动所述DVR变流器进行电压补偿，并控制所述第一APF变流器维持所述第一直流电容的电压恒定，以及控制所述第二APF变流器进行谐波处理和无功补偿；或当检测到所述电网侧的当前电压大于预设的阈值时，确定所述电网侧的电压无跌落，切断所述DVR变流器电压补偿，并控制所述第一APF变流器进行谐波处理和无功补偿，以及控制所述第二APF变流器给所述第二直流电容充电；以及根据所述每一负载补偿器发送的负载侧电网参数变化规律预设有对应的补偿算法。其中，所述每一负载补偿器均由ARM芯片、存储器FLASH、显示屏幕、通信接口及其外围电路形成。其中，所述直流电压波动抑制器包括电压波形筛选单元和电压波形修订单元；其中，所述电压波形筛选单元，用于获取所述第一直流电容和所述第二直流电容分别对应的电压波形，并将所述获取到的电压波形分别模拟调制成对应的正弦波波形，且进一步筛选出所述模拟后的第一直流电容和第二直流电容中正弦波波形的幅值分别不满足筛选条件的时刻，确定出所述第一直流电容和所述第二直流电容的正弦波波形中分别对应各自筛选时刻直流电压分量及每一直流电压分量的脉冲宽度；所述电压波形修订单元，用于获取所述第一直流电容和所述第二直流电容的正弦波波形中分别对应各自筛选时刻谐波电压分量的数值，并根据所述第一直流电容的正弦波波形在其对应筛选时刻直流电压分量的脉冲宽度及谐波电压分量的数值，以及所述第二直流电容的正弦波波形在其对应筛选时刻直流电压分量的脉冲宽度及谐波电压分量的数值，分别修订所述第一直流电容的电压波形和所述第二直流电容的电压波形。其中，所述电压波形修订单元包括谐波采样模块、谐波系数修订模块和波形修订模块；其中，所述谐波采样模块，用于对所述第一直流电容和所述第二直流电容的电压波形在各自筛选时刻谐波电压分量进行采样，确定所述第一直流电容和所述第二直流电容的正弦波波形在各自筛选时刻谐波电压分量的数值；所述谐波系数修订模块，用于在所述第一直流电容的正弦波波形中，将同一筛选时刻上的谐波电压分量数值除以直流电压分量的脉冲宽度值后并累加为所述第一直流电容的谐波系数；以及在所述第二直流电容的正弦波波形中，将同一筛选时刻上的谐波电压分量数值除以直流电压分量的脉冲宽度值后并累加为所述第二直流电容的谐波系数；所述波形修订模块，用于通过所述第一直流电容的谐波系数分别乘以所述第一直流电容的电压波形在其对应筛选时刻的波形幅值来调整所述第一直流电容的电压波形幅值；以及通过所述第二直流电容的谐波系数分别乘以所述第二直流电容的电压波形在其对应筛选时刻的波形幅值来调整所述第二直流电容的电压波形幅值。其中，所述参数包括负本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电能质量智能综合优化装置，其特征在于，所述装置包括DVR变流器、第一APF变流器、第二APF变流器、第一直流电容、第二直流电容、变压器、第一电抗器、第二电抗器、网络控制器、负载补偿器和直流电压波动抑制器；其中，所述DVR变流器、第一直流电容及第一APF变流器三者并联形成第一补偿回路，且所述第一补偿回路的一端从所述DVR变流器侧通过所述变压器与电网侧相连，另一端从所述第一APF变流器侧通过所述第一电抗器与负载侧相连，用于在所述电网侧的电压跌落时，进行电压补偿，维持所述DVR变流器和所述第一APF变流器之间的直流电压恒定；所述DVR变流器、第二直流电容及第二APF变流器三者并联形成第二补偿回路，且所述第二补偿回路的一端从所述DVR变流器侧通过所述变压器与所述电网侧相连，另一端从所述第二APF变流器侧通过所述第二电抗器与所述电网侧相连，用于在所述电网侧的无电压跌落时，进行谐波处理和无功补偿；所述负载补偿器至少有一个且均与所述网络控制器相连，每一负载补偿器均用于预存一负载在所有工作状态下形成对负载侧电网参数的变化规律，并根据所述负载当前工作状态，将对应的负载侧电网参数变化规律及对应的补偿启动时间发送至所述网络控制器中；其中，所述工作状态包括切入状态、切出状态和正常工作状态；所述直流电压波动抑制器与所述网络控制器相连，用于获取并修正所述第一直流电容和所述第二直流电容分别对应的电压波形；所述网络控制器还同时与所述DVR变流器、第一APF变流器及第二APF变流器相连，用于当检测到所述电网侧的当前电压小于预设的阈值时，确定所述电网侧的电压跌落，启动所述DVR变流器进行电压补偿，并控制所述第一APF变流器维持所述第一直流电容的电压恒定，以及控制所述第二APF变流器进行谐波处理和无功补偿；或当检测到所述电网侧的当前电压大于预设的阈值时，确定所述电网侧的电压无跌落，切断所述DVR变流器电压补偿，并控制所述第一APF变流器进行谐波处理和无功补偿，以及控制所述第二APF变流器给所述第二直流电容充电；以及根据所述每一负载补偿器发送的负载侧电网参数变化规律预设有对应的补偿算法。...

【技术特征摘要】
1.一种电能质量智能综合优化装置，其特征在于，所述装置包括DVR变流器、第一APF变流器、第二APF变流器、第一直流电容、第二直流电容、变压器、第一电抗器、第二电抗器、网络控制器、负载补偿器和直流电压波动抑制器；其中，所述DVR变流器、第一直流电容及第一APF变流器三者并联形成第一补偿回路，且所述第一补偿回路的一端从所述DVR变流器侧通过所述变压器与电网侧相连，另一端从所述第一APF变流器侧通过所述第一电抗器与负载侧相连，用于在所述电网侧的电压跌落时，进行电压补偿，维持所述DVR变流器和所述第一APF变流器之间的直流电压恒定；所述DVR变流器、第二直流电容及第二APF变流器三者并联形成第二补偿回路，且所述第二补偿回路的一端从所述DVR变流器侧通过所述变压器与所述电网侧相连，另一端从所述第二APF变流器侧通过所述第二电抗器与所述电网侧相连，用于在所述电网侧的无电压跌落时，进行谐波处理和无功补偿；所述负载补偿器至少有一个且均与所述网络控制器相连，每一负载补偿器均用于预存一负载在所有工作状态下形成对负载侧电网参数的变化规律，并根据所述负载当前工作状态，将对应的负载侧电网参数变化规律及对应的补偿启动时间发送至所述网络控制器中；其中，所述工作状态包括切入状态、切出状态和正常工作状态；所述直流电压波动抑制器与所述网络控制器相连，用于获取并修正所述第一直流电容和所述第二直流电容分别对应的电压波形；所述网络控制器还同时与所述DVR变流器、第一APF变流器及第二APF变流器相连，用于当检测到所述电网侧的当前电压小于预设的阈值时，确定所述电网侧的电压跌落，启动所述DVR变流器进行电压补偿，并控制所述第一APF变流器维持所述第一直流电容的电压恒定，以及控制所述第二APF变流器进行谐波处理和无功补偿；或当检测到所述电网侧的当前电压大于预设的阈值时，确定所述电网侧的电压无跌落，切断所述DVR变流器电压补偿，并控制所述第一APF变流器进行谐波处理和无功补偿，以及控制所述第二APF变流器给所述第二直流电容充电；以及根据所述每一负载补偿器发送的负载侧电网参数变化规律预设有对应的补偿算法。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述每一负载补偿器均由ARM芯片、存储器FLASH、显示屏幕、通信接口及其外围电路形成。3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述直流电压波动抑制器包括电压波形筛选单元和电压波形修订单元；其中，所述电压波形筛选单元，用于获取所述第一直流电容和所述第二直流电容分别对应的电压波形，并将所述获取到的电压波形分别模拟调制成对应的正弦波波形，且进一步筛选出所述模拟后的第一直流电容和第二直流电容中正弦波波形的幅值分别不满足筛选条件的时刻，确定出所述第一直流电容和所述第二直流电容的正弦波波形中分别对应各自筛选时刻直流电压分量及每一直流电压分量的脉冲宽度；所述电压波形修订单元，用于获取所述第一直流电容和所述第二直流电容的正弦波波形中分别对应各自筛选时刻谐波电压分量的数值，并根据所述第一直流电容的正弦波波形在其对应筛选时刻直流...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄颖博，
申请(专利权)人：浙江百固电气科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33