本发明专利技术公开了一种具有短路限流功能的混合型统一电能质量调节器。目前的统一电能质量调节器，无论三相三线制还是三相四线制，都无法实现对某一相的单独控制。本发明专利技术包含一个并联换流器、三个具有短路限流功能的单相H桥型逆变器和三相串联变压器；所述三个具有短路限流功能的单相H桥型逆变器直流侧并联接于并联换流器直流母线，交流侧分别与三相串联变压器副边连接；所述的具有短路限流功能的单相H桥型逆变器由H桥型逆变器与H桥型限流器交流侧串联组成，其直流侧含有一短路电流释放电路。本发明专利技术的调节器可以实现串联侧三相独立控制，能够输出零序分量。此外，在发生单相或两相短路故障时，非故障相可以继续运行而无需整个调节器退出。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电能质量治理装置领域，具体地说是一种具有短路限流功能的混合型统一电能质量调节器。
技术介绍
统一电能质量调节器（unifiedpowerqualityconditioner，UPQC）综合了有源电力滤波器（activepowerfilter，APF）和动态电压恢复器（dynamicvoltagerestorers，DVR）的功能，它将串联补偿功能和并联补偿功能结合，能够解决电压突变、电压波动和闪变、短时电压中断问题，改善电压不平衡和谐波水平，是一种综合性能较好的电能质量治理装置。目前对UPQC的研究主要集中在三相三线制系统，由于没有零序通路，不能输出零序分量，限制了其在电压不平衡补偿和谐波补偿等领域的应用。为解决这一问题，出现了一种采用引出直流侧中点三桥臂结构的三相四线制UPQC，但其控制策略较为复杂，且三相不能实现完全解耦。而且无论三相三线制UPQC或三相四线制UPQC，无法实现对某一相的单独控制；此外，在交流侧发生单相短路故障时其余两相都无法继续工作，导致整个UPQC装置退出运行。更重要的是，同其他串联型柔性交流输电装置（flexibleACtransmissionsystem，FACTS）一样，由于串接在线路中，一旦负载侧发生短路时，系统短路电流会全部流过装置的串联部分，这对于过载能力较低的电力电子器件来说是致命的，势必会造成UPQC串联换流器的损毁，这也限制了UPQC乃至所有串联型FACTS装置在电力系统中的应用。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的缺陷，本专利技术提供一种具有短路限流功能的混合型统一电能质量调节器，以实现串联侧三相独立控制，能够输出零序分量。为此，本专利技术采用如下的技术方案：一种具有短路限流功能的混合型统一电能质量调节器，包含一个并联换流器、三个具有短路限流功能的单相H桥型逆变器和三相串联变压器；所述三个具有短路限流功能的单相H桥型逆变器直流侧并联接于并联换流器直流母线，交流侧分别与三相串联变压器副边连接；所述的具有短路限流功能的单相H桥型逆变器由H桥型逆变器与H桥型限流器交流侧串联组成，其直流侧含有一短路电流释放电路。进一步地，所述的H桥型限流器包括H桥型整流器与跨接在H桥型整流器直流侧的限流电感。进一步地，所述的短路电流释放电路包含逆导型功率器件和电流旁路管，其中电流旁路管并联接于H桥型逆变器的直流侧正负极，逆导型功率器件串联接于H桥型逆变器的直流侧负极与直流电容负极之间。进一步地，所述的逆导型功率器件为逆导型晶闸管、逆导型GTO、逆导型IGBT或逆导型IGCT。进一步地，所述的电流旁路管为晶闸管、GTO、IGBT或IGCT。进一步地，所述的三相串联变压器为三相五柱式变压器或三台单相变压器。进一步地，当负载侧发生短路故障时，具有短路限流功能的单相H桥型逆变器立即切换为短路限流模式，既能保证调节器自身免受短路电流的危害，同时又能有效限制系统短路电流水平；在发生单相或两相短路故障时，非故障相能继续运行而无需整个调节器退出。本专利技术具有的有益效果是：本专利技术的调节器可以实现串联侧三相独立控制，能够输出零序分量。当负载侧发生短路故障时，既能保证调节器自身免受短路电流的危害，同时又能有效限制系统短路电流水平。此外，在发生单相或两相短路故障时，非故障相可以继续运行而无需整个调节器退出。附图说明图1为本专利技术的拓扑结构图。图2为本专利技术的拓扑结构简图。图3为本专利技术的短路电流通路图。具体实施方式以下结合附图和实施例详细描述本专利技术的具体实施方式，但本专利技术不受所述实施例所限。从图1中可见，本专利技术具有短路限流功能的混合型统一电能质量调节器包含一个并联换流器、三个具有短路限流功能的单相H桥型逆变器和三相串联变压器，具有短路限流功能的单相H桥型逆变器如图2虚线框中所示，其直流侧并联接于并联换流器直流母线，交流侧分别与三相串联变压器副边连接。具有短路限流功能的单相H桥型逆变器由H桥型逆变器与H桥型限流器交流侧串联组成，其直流侧含有一个短路电流释放电路。图2中，Usa、Usb、Usc为系统送端三相电压；C为直流电容，Udc为直流电容电压；L1、L2分别为并联侧和串联侧滤波电感；Ld为限流电感；m、n为直流母线正负极端子；x1、y1，x2、y2，x3、y3分别为三相串联变压器的六个端子；D1、D4为H桥型逆变器中IGBT的续流二极管，T1、T2为H桥型限流器的整流晶闸管，D5、D6为H桥型限流器的整流二极管兼续流管；Gp、Dp、Tp构成短路电流释放电路，其中Gp、Dp构成逆导型功率器件，Tp为电流旁路管。图1和图3中符号均与图2中相同。图2中i=1，2，3。短路电流释放电路中的Gp和Tp可以是晶闸管、GTO、IGBT、IGCT等。工作原理如下：（1）正常运行时工作原理如图2所示，正常运行时，三个具有短路限流功能的单相H桥型逆变器（即虚线框）中的H桥型限流器T1、T2全触发导通，短路电流释放电路中Gp触发导通，Tp关断，具有短路限流功能的单相H桥型逆变器直流侧与并联换流器直流母线相连接。经过短暂的充电过程后，限流电感电流达到负载电流的峰值，随后H桥型限流器进入稳态运行状态。由于续流管D5、D6的续流作用，H桥型逆变器的交流侧相当于短接状态，具有短路限流功能的单相H桥型逆变器与普通H桥型逆变器完全等效。（2）负载侧发生单相短路故障时工作原理以A相为例，假设负载侧A相发生接地短路故障，且发生在A相正向电压峰值处（此时短路故障最严重），如图3所示。此时A相短路电流通过串联变压器的耦合作用全部流进A相具有短路限流功能的单相H桥型逆变器。控制器检测到A相接地故障后，立即封锁H桥型逆变器IGBT触发脉冲、H桥型限流器T1、T2触发脉冲和短路电流释放电路的Gp触发脉冲，同时触发Tp导通，由于晶闸管的开关速度小于IGBT，所以Tp导通在Gp关断后，防止了直流母线短路导致直流电容放电进而影响其他两相运行。Tp导通后，由于直流电容的箝位作用，Dp关断，此时短路电流的流通路径如图3中粗线所示，由于限流电感电流的上升趋势导致续流管承受反压而关断，短路电流从x1端子流入，通过D1、Tp、D4、D5、Ld、T2，从y1端子流出，限流电感Ld承担限流作用。短路电流达到峰值后，限流电感电压开始反向，限流电感电流通过D5、D6续流，H桥型限流器交流侧端子相当于开路，1个周波（20ms）内流经装置的短路电流被彻底切断，此时系统侧由A相串联变压器饱和励磁电抗继续限流。A相具有短路限流功能的单相H桥型逆变器退出后，B、C两相则继续运行不受影响。（3）负载侧发生两相或三相短路故障时工作原理系统负载侧发生两相或三相短路故障时，其工作原理与发生单相短路故障时相同，同时封锁故障相H桥型逆变器IGBT触发脉冲、H桥型限流器T1、T2触发脉冲和短路电流释放电路的Gp触发脉冲并触发Tp导通，一个周波（20ms）内，故障相具有短路限流功能的单相H桥型逆变器退出运行，同时故障相串联变压器饱和励磁电抗继续限制系统短路电流，而非故障相则可继续工作（两相短路故障时）。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有短路限流功能的混合型统一电能质量调节器，包含一个并联换流器、三个具有短路限流功能的单相H桥型逆变器和三相串联变压器；所述三个具有短路限流功能的单相H桥型逆变器直流侧并联接于并联换流器直流母线，交流侧分别与三相串联变压器副边连接；所述具有短路限流功能的单相H桥型逆变器由H桥型逆变器与H桥型限流器交流侧串联组成，其直流侧含有一短路电流释放电路。
【技术特征摘要】
1.一种具有短路限流功能的混合型统一电能质量调节器，包含一个并联换流器、三个具有短路限流功能的单相H桥型逆变器和三相串联变压器；所述三个具有短路限流功能的单相H桥型逆变器直流侧并联接于并联换流器直流母线，交流侧分别与三相串联变压器副边连接；所述具有短路限流功能的单相H桥型逆变器由H桥型逆变器与H桥型限流器交流侧串联组成，其直流侧含有一短路电流释放电路。2.根据权利要求1所述的具有短路限流功能的混合型统一电能质量调节器，其特征在于，所述的H桥型限流器包括H桥型整流器与跨接在H桥型整流器直流侧的限流电感。3.根据权利要求1或2所述的具有短路限流功能的混合型统一电能质量调节器，其特征在于，所述的短路电流释放电路包含逆导型功率器件和电流旁路管，其中电流旁路管并联接于H桥型逆变器的直流侧正负极，逆导型功率器件串联接于H桥型逆变器的直流侧负极与直流...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕文韬，沈忱，王朝亮，黄晓明，楼伯良，黄弘扬，马智泉，李培，查蕾，胡谆，
申请(专利权)人：国网浙江省电力公司电力科学研究院，国家电网公司，国网浙江省电力公司台州供电公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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