集中式多目标电能质量治理装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种集中式多目标电能质量治理装置，包括背靠背变流器；所述背靠背变流器的中间直流电容与蓄电池组并联。本发明专利技术通过对感应滤波变压器的有效复用，既能保留感应滤波变压器滤波绕组进行滤波无功补偿的优势，还能复用感应滤波变压器滤波绕组以对用于电压暂降的蓄电池组进行充电，电压暂降补偿时，通过隔离变压器及变流设备将蓄电池直流电压转换为交流电压串联叠加在负荷网侧电压上，具有电压补偿响应迅速的优点。

【技术实现步骤摘要】
集中式多目标电能质量治理装置
本专利技术涉及电力电子控制领域，特别是一种集中式多目标电能质量治理装置。
技术介绍
随着工业化技术的不断快速发展，电能作为一种经济实用、清洁方便的能源，己成为经济发展及人民生活的重要基础，用户对电力电子用电设备的需求也越来越广泛，由此致使各种非线性、冲击性、波动性和不对称负载同步大量增加，造成了诸如功率因数偏低、谐波、电压暂降等大量电能质量问题。这些问题给电网带来的影响日趋严重，功率因数偏低会加大输电线路损耗，降低输电效率；谐波使得电能利用效率降低，引发电气设备过热易振、绝缘老化，继电故障，干扰电子设备，并有可能发生局部谐振，甚至烧毁电气设备；而电压暂降问题更为突出，在用户所有关于电能质量的投诉问题中，电压暂降所占比例在90％以上，其所引起故障包括用电设备停止工作或异常运行等，所造成的设备损坏及带来的经济损失相当巨大。近年来，“绿色电力电子电能变换”、“优质供电园区”、“定制电力技术”的呼声越来越高，因此，如何有效地运用电力电子电能变换技术提高电能质量是供电部门、电力设备制造商及电力用户需要共同关注的问题。为此，各种电能质量补偿装置被安装在系统电源用户侧的公共连接点处(例如CN108923438A)，主要是针对特定用户的电能质量问题进行治理，受制于电压暂降治理装置的效率、经济性、快速性及装置电压暂降补偿能力(补偿电压暂降深度、补偿电压暂降时间)等，厂用多目标电能质量治理装置一般置于个别负荷电网侧，采取分散治理的方式，较多装置的分台列装导致电能质量治理时总蓄电池容量效率低下，经济性差，也带来了维护困难、可靠性差等众多实际问题。现有技术中，UPS(不间断电源装置，通过交流变直流，将电能先储存在蓄电池中，再通过直流到交流的电能变换为负荷提供电能，该方法由于不管电压是否发生暂降，均采用交直交的模式为负荷供电，效率较低；MPC(多功能电能补偿装置)并联于负荷用电连接点，电压暂降时，通过网侧负荷开关将网侧电源断开，由并联MPC中的蓄电池提供电能，该方法需要外加电力变压器用于装置电压电流匹配，另由于采用的是并联补偿方式，电压暂降动态补偿响应速度较慢。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种集中式多目标电能质量治理装置，及时补偿负荷电压暂降时所缺电能，并能提高电网侧电能质量。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种集中式多目标电能质量治理装置，包括背靠背变流器；所述背靠背变流器的中间直流电容与蓄电池组并联。本专利技术背靠背变流器中间直流电容侧并联一组蓄电池，可以补偿负荷电压暂降时所缺电能。所述背靠背变流器输出端通过隔离变压器接入供电线路。通过隔离变压器及变流设备将蓄电池直流电压转换为交流电压串联叠加在负荷网侧电压上，具有电压补偿响应迅速的优点。为了改善暂降装置所补偿叠加电压的波形质量，所述背靠背变流器输出端与所述隔离变压器之间接有输出滤波模块。所述背靠背变流器输入端接感应滤波变压器滤波侧的滤波绕组；所述感应滤波变压器负荷侧绕组接所述隔离变压器；所述感应滤波器原边绕组接三相电网。可以通过变压器滤波绕组对电网侧电流电能质量进行改善，通过隔离变压器对负荷电压暂降进行补偿。所述背靠背变流器输入端通过连接电感接所述感应滤波变压器滤波侧的滤波绕组，以形成四象限可控变流装置，可实现能量的双向流动，可采用高速度、高运算能力的DSP产生PWM控制脉冲以减少无功补偿电流和蓄电池充电电流的谐波含量。为了减少对有源背靠背变流装置的无功滤波补偿容量需求，所述连接电感与所述感应滤波变压器滤波侧的滤波绕组之间并联有滤波无功补偿支路。当满足下式时，阻断负荷谐波电流流向网侧：其中，Z10n、Z21n、Z20n分别为感应滤波变压器网侧与负荷侧之间短路阻抗、负荷侧与滤波侧之间短路阻抗、网侧与滤波侧之间短路阻抗；Z0n、Z1n、Z2n分别为感应滤波变压器各滤波绕组的短路阻抗；Zfn代表5、7次滤波无功补偿支路的阻抗。从而可充分利用感应滤波变压器的电磁特性，对根本上阻断负荷侧5、7次谐波电流向电网侧传播。所述背靠背变流器输出侧的变流器的控制过程包括：实时检测三相负荷电压Val、Vbl、Vcl，将所述三相三相负荷电压Val、Vbl、Vcl变换到同步d-q坐标系下，得到两相分量uld、ulq；将uld与理想负荷电压进行比较后，差值经电压前馈PI控制，输出d-q同步坐标下的电压调制信号；将所述电压调制信号通过反d-q同步坐标变换，生成三相电压调制信号进行载波调制，利用载波调制信号驱动所述背靠背变流器输入侧的变流器的开关管。本专利技术采用电压前馈的控制方式可有效减轻PI控制的压力，整个控制策略算法较为简便，易于编程实现，结合电压暂降串联补偿结构优势，可大大提升对电压暂降补偿的响应速度。所述背靠背变流器输入侧的变流器的控制过程包括：1)将三相负荷电流-iLa、-iLb、-iLc分别减去5、7次滤波无功补偿支路电流icfa、icfb、icfc通过变压器滤波绕组侧折算到负荷绕组侧的电流分量；2)提取经步骤1)处理后得到的电流分量的无功分量；3)当电压暂降未发生时，通过对蓄电池的荷电量进行限幅PI控制，形成背靠背变流器输出侧的变流器的有功充电电流分量ip，将该信号叠加在所述无功分量上；当电压暂降未发生时，使ip＝0；4)将步骤3)得到的叠加电流信号作为同步坐标下的变流器电流跟踪控制方法的输入，输出调制信号用以进行载波调制，驱动背靠背变流器输入侧的变流器的开关管。本专利技术利用无源的5、7次滤波无功补偿支路对负荷5、7次电流谐波进行了滤除，该无源对负荷无功具备一定的补偿能力，极大减少对有源背靠背变流装置的补偿容量需求，充分结合了有源、无源补偿装置的优势，既保证了整个装置输入端对网侧电流电能质量治理的快速性，也提升了治理容量。步骤3)中，判断电压暂降是否发生的具体实现过程包括：将uld输入低通滤波器滤波，得到三相负荷电压正序分量幅值，当该幅值小于0.95U*时，判断暂降已发生；当该幅值大于或等于0.95U*时，判断暂降未发生；其中，uld为三相负荷电压d-q同步坐标的d轴分量值；U*为正常负荷电压幅值大小。该方法用于暂降判断较为迅速，抗干扰性能强，易于软件实现。综上所述，与现有技术相比，本专利技术所具有的有益效果为：本专利技术通过对感应滤波变压器的有效复用，既能保留感应滤波变压器滤波绕组进行滤波无功补偿的优势，还能复用感应滤波变压器滤波绕组以对用于电压暂降的蓄电池组进行充电，电压暂降补偿时，通过隔离变压器及变流设备将蓄电池直流电压转换为交流电压串联叠加在负荷网侧电压上，具有电压补偿响应迅速的优点；相比UPS(不间断电源装置)，本专利技术的装置效率较高；相比MPC(多功能电能补偿装置)，该装置动态响应较迅速，经济性较高；本专利技术的装置置于配电网配电感应滤波变压器上，能更为集中的实现配网侧一体化、集成化多目标电能质量治理，不仅能应对大容量、高效率、较长、较深电压暂降问题，还能解决负荷功率因本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集中式多目标电能质量治理装置，包括背靠背变流器；其特征在于，所述背靠背变流器的中间直流电容与蓄电池组并联。/n

【技术特征摘要】
1.一种集中式多目标电能质量治理装置，包括背靠背变流器；其特征在于，所述背靠背变流器的中间直流电容与蓄电池组并联。


2.根据权利要求1所述的集中式多目标电能质量治理装置，其特征在于，所述背靠背变流器输出端通过隔离变压器接入供电线路。


3.根据权利要求2所述的集中式多目标电能质量治理装置，其特征在于，所述背靠背变流器输出端与所述隔离变压器之间接有输出滤波模块。


4.根据权利要求2所述的集中式多目标电能质量治理装置，其特征在于，所述背靠背变流器输入端接感应滤波变压器滤波侧的滤波绕组；所述感应滤波变压器负荷侧绕组接所述隔离变压器；所述感应滤波器原边绕组接三相电网。


5.根据权利要求4所述的集中式多目标电能质量治理装置，其特征在于，所述背靠背变流器输入端通过连接电感接所述感应滤波变压器滤波侧的滤波绕组。


6.根据权利要求5所述的集中式多目标电能质量治理装置，其特征在于，所述连接电感与所述感应滤波变压器滤波侧的滤波绕组之间并联有滤波无功补偿支路。


7.根据权利要求4～6之一所述的集中式多目标电能质量治理装置，其特征在于，当满足下式时，阻断负荷谐波电流流向网侧：



其中，Z10n、Z21n、Z20n分别为感应滤波变压器网侧与负荷侧之间短路阻抗、负荷侧与滤波侧之间短路阻抗、网侧与滤波侧之间短路阻抗；Z0n、Z1n、Z2n分别为感应滤波变压器各滤波绕组的短路阻抗；Zfn代表5、7次滤波无功补偿支路的阻抗。


8.根据权利要求1～5之一所述的集中式多目标电能质量治理装置，其特征在于，所述背靠背变流器输入侧的变流...

【专利技术属性】
技术研发人员：王涛，彭国荣，胡隽璇，曾智桢，谭崇，
申请(专利权)人：中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43