统一电能质量控制器的节能系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术提供一种统一电能质量控制器的节能系统及其控制方法，在正常运行时，反并联晶闸管被触发导通，将串联隔离变压器和串联换流器旁路，负荷电流通过反并联晶闸管，封锁串联换流器的触发脉冲；当检测到系统侧发生电压暂升/暂降时，使反并联晶闸管在很短的时间内强迫关断，负荷电流通过串联隔离变压器一次侧，最后串联换流器再对系统侧电压暂升/暂降进行补偿，使负荷侧电压恢复正常。当系统侧电压恢复正常时，向反并联晶闸管发送触发脉冲，使反并联晶闸管导通，将串联隔离变压器和串联换流器旁路。降低串联隔离变压器及串联换流器的功率损耗，达到节能效果，同时通过控制使晶闸管强制关断，基本不会对UPQC串联部分的补偿响应时间产生影响。

【技术实现步骤摘要】
统一电能质量控制器的节能系统及其控制方法
本专利技术涉及电力保护控制的
，特别是涉及一种统一电能质量控制器的节能系统及其控制方法。
技术介绍
统一电能质量控制器(UnifiedPowerQualityConditioner，简称UPQC)是一种基于电力电子技术的电能质量治理设备，它综合了动态电压恢复器、静止同步补偿器、有源滤波器等装置的特点。UPQC主要由串联换流器和并联换流器两部分组成，二者通过直流母线进行能量传递。UPQC串联部分主要用于解决电压型质量问题，如电压暂升/暂降，后者主要能解决电流型电能质量问题，如谐波电流、无功电流、三相不平衡电流等。与其它电力电子装置一样，统一电能质量控制器虽然补偿性能优越，但存在有功损耗大的问题。统一电能质量控制器的串联换流器通过串联隔离开关接入系统中，正常运行时负荷电流通过串联隔离变压器会引起变压器损耗，同时该电流通过串联隔离变压器耦合注入到串联换流器中，使串联换流器也产生有功损耗，这种运行方式并不经济、节能，影响统一电能质量控制器的效率。因此需要降低统一电能质量控制器的损耗，使统一电能质量控制器更节能，同时可以延长变压器和串联换流器的寿命。
技术实现思路
针对上述统一电能质量控制器的损耗过高的问题，本专利技术提出一种使统一电能质量控制器更节能的统一电能质量控制器的节能系统及其控制方法。一种统一电能质量控制器的节能系统，包括：分别设置在统一电能质量控制器的串联隔离变压器一次侧两端的第一断路器和第二断路器；其中，所述串联隔离变压器的二次侧与统一电能质量控制器的串联换流器连接；与所述串联隔离变压器、所述第一断路器和第二断路器构成的支路并联的反并联晶闸管；设置在所述统一电能质量控制器的串联换流器与所述串联隔离变压器二次侧之间的第三断路器；设置在所述统一电能质量控制器的并联换流器与负载之间的第四断路器；与所述反并联晶闸管以及各个所述断路器连接的控制器；其中，串并联部分的主体结构为模块化多电平换流器，所述模块化多电平换流器的每相由2N个子模块与2个桥臂电抗器串联而成；当系统侧电压正常时，所述控制器通过对所述反并联晶闸管发送导通触发信号，控制所述反并联晶闸管导通，将所述串联隔离变压器旁路，负荷电流通过反并联晶闸管，同时封锁所述串联换流器的触发脉冲；当系统侧发生电压暂升或者暂降时，所述控制器解除所述串联换流器触发脉冲的封锁，通过停止对所述反并联晶闸管发送导通触发信号，检测反并联晶闸管的电流方向，控制所述串联换流器输出一组与所述反并联晶闸管的电流方向相反的电压，控制所述反并联晶闸管关闭，负荷电流通过串联隔离变压器一次侧，并根据系统侧电压暂升或者暂降的幅值，控制串联换流器对负荷侧的电压进行补偿；如果检测到系统侧电压暂升，则根据所述系统侧电压升高的幅值，控制串联换流器对电压进行电压降低的补偿；如果检测到系统侧电压暂降，则根据所述系统侧电压降低的幅值，控制串联换流器对电压进行电压升高的补偿。本专利技术的所述统一电能质量控制器的节能系统的控制方法，包括以下步骤：S101，检测系统侧电压是否发生暂升或者暂降，如果是，则执行步骤S103至S104；否则执行步骤S102；S102，所述控制器控制所述反并联晶闸管导通，将所述串联隔离变压器旁路，同时封锁串联换流器触发脉冲；S103，所述控制器解除所述串联换流器触发脉冲的封锁，控制所述反并联晶闸管强迫关断；S104，所述控制器根据系统侧电压暂升或者暂降的幅值，控制串联换流器对负荷侧的电压进行补偿。本专利技术的统一电能质量控制器的节能系统及其控制方法中，在正常运行时，反并联晶闸管被触发导通，将串联隔离变压器和串联换流器旁路，负荷电流通过反并联晶闸管，封锁串联换流器的触发脉冲；当检测到系统侧电压发生暂升/暂降时，使反并联晶闸管在很短的时间内强迫关断，负荷电流通过串联隔离变压器一次侧，最后串联换流器再对系统侧电压暂升/暂降进行补偿，使负荷侧电压恢复正常。当系统侧电压恢复正常时，向反并联晶闸管发送触发脉冲，使反并联晶闸管导通，重新将串联隔离变压器和串联换流器旁路。由于系统侧电压发生电压暂升暂降的发生频率很低，且每次持续时间很短，大部分时间处于不需要补偿的状态，因此本专利技术可以大大降低串联隔离变压器及串联换流器的功率损耗，达到节能的效果，同时通过控制使晶闸管强制关断，基本不会对UPQC串联部分的补偿响应时间产生影响。附图说明图1是本专利技术统一电能质量控制器的节能系统的结构示意图；图2是基于模块化多电平变流器的统一电能质量控制器中的模块化多电平换流器的简化示意图；图3是本专利技术统一电能质量控制器的节能系统的控制方法的流程示意图。具体实施方式请参阅图1，图1是本专利技术统一电能质量控制器的节能系统的结构示意图。所述统一电能质量控制器的节能系统，包括：分别设置在统一电能质量控制器的串联隔离变压器一次侧两端的第一断路器CB1和第二断路器CB2；其中，所述串联隔离变压器的二次侧与统一电能质量控制器的串联换流器连接；与所述串联隔离变压器、所述第一断路器CB1和第二断路器CB2构成的支路并联的反并联晶闸管SCR；设置在所述统一电能质量控制器的串联换流器与所述串联隔离变压器二次侧之间的第三断路器CB3；设置在所述统一电能质量控制器的并联换流器与负载之间的第四断路器CB4；与所述反并联晶闸管SCR以及各个所述断路器连接的控制器(图未示)。当系统侧电压正常时，所述控制器控制所述反并联晶闸管导通，将所述串联隔离变压器旁路，同时封锁所述串联换流器的触发脉冲；当系统侧发生电压暂升或者暂降时，所述控制器解除所述串联换流器触发脉冲的封锁，控制所述反并联晶闸管强迫关断，并根据系统侧电压暂升或者暂降的幅值，控制串联换流器对负荷侧的电压进行补偿。UPQC的并联部分换流器直接接于负载与系统之间的线路中，串联部分换流器则经由串联隔离变压器接入交流系统。本专利技术还适用于基于模块化多电平变流器的统一电能质量控制器(ModularMultilevelConverter，MMC-UnifiedPowerQualityConditioner，MMC-UPQC)。所述的MMC型UPQC串并联部分的主体结构为模块化多电平换流器，由多个子模块串联组成，其子模块由旁路开关、晶闸管、IGBT、二极管和电容构成，通过换流器子模块数目的增加提高装置的容量及其电压等级。在MMC的故障运行中，通过冗余模块技术可以快速的将故障子模块与冗余子模块进行替换，提高了换流器故障情况下的使用效率。所述模块化多电平换流器的简化示意图如图2所示，每相由2N个子模块与2个桥臂电抗器串联而成。串联部分和并联部分换流器的拓扑结构都是一样的，串联换流器通过串联隔离变压器串联接入线路中，而并联换流器直接并联接入系统与负载之间。本专利技术的统一电能质量控制器的节能系统，反并联晶闸管SCR并联接在串联隔离变压器一次侧，四个断路器分别安装在串联隔离变压器与系统连接处、串联隔离变压器与负载连接处、UPQC并联换流器与系统连接处以及UPQC串联换流器与串联隔离变压器二次侧连接处。正常运行时，UPQC的串联隔离变压器被反并联晶闸管SCR旁路，UPQC串联换流器闭锁脉冲，即UPQC部分在正常运行时不提供电压补偿，串联隔离变压器及串联换流器没有电流通过，不产生功率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种统一电能质量控制器的节能系统，其特征在于，包括：分别设置在统一电能质量控制器的串联隔离变压器一次侧两端的第一断路器和第二断路器；其中，所述串联隔离变压器的二次侧与统一电能质量控制器的串联换流器连接；与所述串联隔离变压器、所述第一断路器和第二断路器构成的支路并联的反并联晶闸管；设置在所述统一电能质量控制器的串联换流器与所述串联隔离变压器二次侧之间的第三断路器；设置在所述统一电能质量控制器的并联换流器与负载之间的第四断路器；与所述反并联晶闸管以及各个所述断路器连接的控制器；当系统侧电压正常时，所述控制器控制所述反并联晶闸管导通，将所述串联隔离变压器旁路，同时封锁所述串联换流器的触发脉冲；当系统侧发生电压暂升或者暂降时，所述控制器解除所述串联换流器触发脉冲的封锁，控制所述反并联晶闸管关闭，并根据系统侧电压暂升或者暂降的幅值，控制串联换流器对负荷侧的电压进行补偿。

【技术特征摘要】
1.一种统一电能质量控制器的节能系统，其特征在于，包括：分别设置在统一电能质量控制器的串联隔离变压器一次侧两端的第一断路器和第二断路器；其中，所述串联隔离变压器的二次侧与统一电能质量控制器的串联换流器连接；与所述串联隔离变压器、所述第一断路器和第二断路器构成的支路并联的反并联晶闸管；设置在所述统一电能质量控制器的串联换流器与所述串联隔离变压器二次侧之间的第三断路器；设置在所述统一电能质量控制器的并联换流器与负载之间的第四断路器；与所述反并联晶闸管以及各个所述断路器连接的控制器；其中，串并联部分的主体结构为模块化多电平换流器，所述模块化多电平换流器的每相由2N个子模块与2个桥臂电抗器串联而成；当系统侧电压正常时，所述控制器通过对所述反并联晶闸管发送导通触发信号，控制所述反并联晶闸管导通，将所述串联隔离变压器旁路，负荷电流通过反并联晶闸管，同时封锁所述串联换流器的触发脉冲；当系统侧发生电压暂升或者暂降时，所述控制器解除所述串联换流器触发脉冲的封锁，通过停止对所述反并联晶闸管发送导通触发信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘正富，陈晓科，盛超，王浩，马明，
申请(专利权)人：广东电网公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：