【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力电子及电能质量治理，具体地，涉及一种无变压器型统一电能质量调节电力变换系统及控制方法和控制系统。
技术介绍
1、近年来，配电网中非线性、冲击性和不平衡负荷数量不断增加，馈线中谐波电流的含量上升，谐波污染严重影响到电网的安全可靠运行。馈线电压跌落及三相不平衡，也会影响负荷及保护装置的正常工作。另一方面，分布式能源大规模接入电网，比例提升。由于风能和太阳能具有间歇性、不确定性和波动性等特点，它们并网时易加剧电压波动，产生越限等情况，给配电网在电压控制方面带来了严峻的技术挑战。治理电能质量已经迫在眉睫。
2、为解决上述问题，当前使用的手段或设备包括：无源lc滤波器(passive lcfilter)、动态电压恢复器(dynamic voltage restorer,dvr)、有源电力滤波器(activepower filter,apf)等。而单一的设备只能针对一项指标进行治理，设备功能不够全面。如果采用多个装置进行治理，将提高电网运行的成本。随着电力电子变换器技术的发展，日本学者akagi提出了统一电能质量调节器(unified power quality conditioner,upqc)拓扑，用来治理多种电能质量问题。
3、常规的upqc由一个并联apf和一个串联apf组成，两部分电力电子变换器通过隔离型工频变压器接入馈线。两个apf之间由公共直流母线连接，来进行有功功率的交互。通过连续调节串、并联apf输出的交流电压，可以同时实现以下的功能：基频电压补偿、三相不平衡补偿、谐波电压补偿、谐
4、经过检索发现：
5、公开号为cn103066599a的中国专利技术专利申请《一种三相三线制混合型统一电网电能质量调节器》，包括串联补偿模块和并联补偿模块，所述的串联补偿模块与电网相连，所述的并联补偿模块与电网负载相连，串联补偿模块与并联补偿模块通过直流母线相连。本专利技术的电能质量调节器，在并联补偿模块中加入了滤波电容，使补偿模块中的三相变流器只需提供谐波电压，降低了三相变流器的容量，有利于节约设备成本，提高工作效率；且无需耦合变压器，即可在中压环境中投入运行；在并联补偿模块中加入了滤波电容，在对电网补偿谐波的同时，还可为负载提供一定的无功电流；并且补偿效果好、性价比高、应用范围广。但是该调节器的并联补偿模块采用三相桥式逆变器的拓扑结构，高次谐波含量较级联型拓扑更高，且难以进行冗余设计来保障装置的可靠性。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种无变压器型统一电能质量调节电力变换系统及控制方法和控制系统。
2、根据本专利技术的一个方面，提供了一种无变压器型统一电能质量调节电力变换系统，包括：三相调节器，其中每一相所述调节器均包括：一个并联调节模块和一个串联调节模块，所述并联调节模块与所述串联调节模块之间串联连接；三相所述调节器之间并联连接；其中：
3、所述并联调节模块，用于对三相不平衡电流、谐波电流、谐波电压和基频电压进行补偿控制；
4、所述串联调节模块，包括采用同一公共连接母线且彼此之间并联连接的第一变换支路和第二变换支路；其中，所述第一变换支路的输出端口与馈线电源侧串联，所述第二变换支路的输出端口与馈线负荷侧串联；通过所述并联调节模块调节所述第一变换支路和所述第二变换支路的输出端口的电压幅值和相位，实现基频电压补偿、三相不平衡补偿、谐波电压补偿和谐波电流补偿，同时，通过采集馈线节点电压的谐波分量，在馈线侧端口输出相反的谐波电压分量，抵消原谐波，实现对异常电网条件的耐受控制。
5、优选地，所述并联调节模块的一端可直接与公共连接母线的一端相连，实现所述并联调节模块与所述串联调节模块之间的串联连接；三相所述并联调节模块的另一端连接于一点，实现三相所述调节器之间的并联连接；通过控制所述串联调节模块两个输出端口的电压幅值和相位，将所述公共连接母线电容积累的能量通过所述并联调节模块的并联电流搬迁出去，实现所述串联调节模块的公共连接母线电压稳定。
6、优选地，每一相所述调节器还包括：功率平衡模块；其中，所述功率调节模块与所述串联调节模块并联连接；所述并联调节模块通过所述功率调节模块与所述串联调节模块串联连接。
7、优选地，每一相所述功率调节模块均包括：第三变换支路；所述第三变换支路的交流输出端口与同相的所述并联调节模块的一端相连，实现所述并联调节模块与所述串联调节模块之间的串联连接；通过所述并联调节模块控制所述第三变换支路的交流输出端口的电压幅值和相位，将所述公共连接母线电容积累的能量通过所述并联调节模块的并联电流搬迁出去，实现所述串联调节模块的公共连接母线电压稳定。
8、根据本专利技术的另一个方面，提供了一种用于本专利技术上述中任一项所述的无变压器型统一电能质量调节电力变换系统的控制方法，包括：
9、提供一并联调节模块控制环，通过该并联调节模块控制环，将三相并联调节模块的电容电压之和稳定为参考值且无额外电流输出；
10、提供一公共连接母线电压平衡控制环，通过该公共连接母线电压平衡控制环，将三相公共连接母线电压均稳定为参考值实现三相母线电压平均值稳定和三相母线电压均衡；
11、提供一基频电压补偿策略，通过该基频电压补偿策略，将负荷相电压vl稳定为参考值v1*；
12、提供一三相不平衡耐受策略，通过该三相不平衡耐受策略，在馈线节点电压三相不平衡时，将馈线电流负序分量稳定为参考值0；
13、提供一三相不平衡补偿策略，通过该三相不平衡补偿策略，在负荷侧三相不平衡时，将馈线电流负序分量稳定为参考值0；
14、提供一谐波电压耐受与补偿策略，通过该谐波电压耐受与补偿策略，在馈线节点电压含谐波分量时，将馈线电流谐波分量稳定为0，将负荷电压谐波分量稳定为0；
15、提供一谐波电流补偿策略，通过该谐波电流补偿策略，在负荷存在谐波电流时，将馈线电流谐波分量稳定为参考值0。
16、根据本专利技术的第三个方面，提供了用于本专利技术上述中任一项所述的无变压器型统一电能质量调节电力变换系统的控制系统，包括：
17、并联调节模块控制环模块，该模块用于将三相并联调节模块的电容电压之和稳定为参考值且无额外电流输出；
18、公共连接母线电压平衡控制环模块，该模块用于将三相公共连接母线电压均稳定为参考值实现三相母线电压平均值稳定和三相母线电压均衡；
19、基频电压补偿策略模块，该模块用于将负荷相电压vl稳定为参考值v1*；
20、三相不平衡耐受策略模块，该模块用于在馈线节点电压三相不平衡时，将馈线电流负序分量稳定为参考值0；
21、三相不平衡补偿策略模块，该模块用于在负荷侧三相不平衡时，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种无变压器型统一电能质量调节电力变换系统，其特征在于，包括：三相调节器，其中每一相所述调节器均包括：一个并联调节模块和一个串联调节模块，所述并联调节模块与所述串联调节模块之间串联连接；三相所述调节器之间并联连接；其中：
2.根据权利要求1所述的无变压器型统一电能质量调节电力变换系统，其特征在于，所述并联调节模块的一端可直接与公共连接母线的一端相连，实现所述并联调节模块与所述串联调节模块之间的串联连接；三相所述并联调节模块的另一端连接于一点，实现三相所述调节器之间的并联连接；通过控制所述串联调节模块两个输出端口的电压幅值和相位，将所述公共连接母线电容积累的能量通过所述并联调节模块的并联电流搬迁出去，实现所述串联调节模块的公共连接母线电压稳定。
3.根据权利要求1所述的无变压器型统一电能质量调节电力变换系统，其特征在于，每一相所述调节器还包括：功率平衡模块；其中，所述功率调节模块与所述串联调节模块并联连接；所述并联调节模块通过所述功率调节模块与所述串联调节模块串联连接。
4.根据权利要求3所述的无变压器型统一电能质量调节电力变换系统，其特征在
5.根据权利要求1-4中任一项所述的无变压器型统一电能质量调节电力变换系统，其特征在于，所述并联调节模块，采用两电平全桥型逆变器、三电平全桥型逆变器、其他能够实现功率双向流动的变换支路或级联变换器；和/或
6.根据权利要求3-4中任一项所述的无变压器型统一电能质量调节电力变换系统，其特征在于，所述功率平衡模块的变换支路，采用两电平半桥型逆变器、三电平半桥型逆变器、其他能够实现功率双向流动的变换支路或模块化多电平换流器。
7.一种用于权利要求1-6中任一项所述的无变压器型统一电能质量调节电力变换系统的控制方法，其特征在于，包括：
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，还包括：
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述并联调节模块控制环，包括：电压控制外环和电流控制内环；其中：
10.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述公共连接母线电压平衡控制环在abc坐标系下进行控制，包括：三相母线电压平均值稳定和三相母线电压均衡；其中：
11.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述基频电压补偿策略包括：电压控制环；其中：
12.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述三相不平衡耐受策略，包括：正负序分解和电流控制环；其中：
13.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述谐波电压耐受与补偿策略，包括：谐波电压耐受策略和谐波电压补偿策略；其中：
14.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述谐波电流补偿策略，包括：负荷谐波电流控制环和并联调节模块谐波电流控制环；其中：
15.一种用于权利要求1-6中任一项所述的无变压器型统一电能质量调节电力变换系统的控制系统，其特征在于，包括：
16.根据权利要求15所述的控制系统，其特征在于，还包括：
...【技术特征摘要】
1.一种无变压器型统一电能质量调节电力变换系统，其特征在于，包括：三相调节器，其中每一相所述调节器均包括：一个并联调节模块和一个串联调节模块，所述并联调节模块与所述串联调节模块之间串联连接；三相所述调节器之间并联连接；其中：
2.根据权利要求1所述的无变压器型统一电能质量调节电力变换系统，其特征在于，所述并联调节模块的一端可直接与公共连接母线的一端相连，实现所述并联调节模块与所述串联调节模块之间的串联连接；三相所述并联调节模块的另一端连接于一点，实现三相所述调节器之间的并联连接；通过控制所述串联调节模块两个输出端口的电压幅值和相位，将所述公共连接母线电容积累的能量通过所述并联调节模块的并联电流搬迁出去，实现所述串联调节模块的公共连接母线电压稳定。
3.根据权利要求1所述的无变压器型统一电能质量调节电力变换系统，其特征在于，每一相所述调节器还包括：功率平衡模块；其中，所述功率调节模块与所述串联调节模块并联连接；所述并联调节模块通过所述功率调节模块与所述串联调节模块串联连接。
4.根据权利要求3所述的无变压器型统一电能质量调节电力变换系统，其特征在于，每一相所述功率调节模块均包括：第三变换支路；所述第三变换支路的交流输出端口与同相的所述并联调节模块的一端相连，实现所述并联调节模块与所述串联调节模块之间的串联连接；通过所述并联调节模块控制所述第三变换支路的交流输出端口的电压幅值和相位，将所述公共连接母线电容积累的能量通过所述并联调节模块的并联电流搬迁出去，实现所述串联调节模块的公共连接母线电压稳定。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的无变压器型统一电能质量调节电力变换系统，其特征在于，所述并联调节模块，采用两电平全桥型逆变器、三...
【专利技术属性】
技术研发人员：张建文，周剑桥，彭浩华，施刚，王晗，杨仁炘，蔡旭，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
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