CN105470965A - 一种统一电能质量控制器及其顺序启动方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种统一电能质量控制器及其顺序启动方法，统一电能质量控制器包括串联侧单元和并联侧单元；所述串联侧单元和并联侧单元通过直流公共母线连接，所述串联侧单元通过交流公共母线连接电力系统，所述并联侧单元连接敏感负荷。统一电能质量控制器的顺序启动方法包括先投入并联侧单元，后投入串联侧单元共2个阶段。本发明使得统一电能质量控制器启动过程中电压电流冲击较小，启动过程更平稳且易于实现。

Description

一种统一电能质量控制器及其顺序启动方法

技术领域

本发明涉及柔性交流输配电技术，具体涉及一种统一电能质量控制器及其顺序启动方法。

背景技术

电能质量控制技术的研究具有极大的经济和社会效益，是目前电力研究领域中的一个热点。随着对电能质量敏感的各种复杂设备的普及，如高性能办公设备、精密实验仪器、可编程逻辑控制器以及各种自动生产线等，人们对电能质量的要求不断提高。

1996年，日本学者Akagi在分析“有源电力滤波器新趋势”一文中，首次提出了统一电能质量控制器的概念。统一电能质量控制器作为功能强大的电能质量综合补偿装置，有着十分广阔的应用前景。目前并没有一个完整的顺序启动流程介绍如何启动统一电能质量控制器，使得在启动过程中不会产生危及变流器电气设备安全、对系统的稳定运行产生较大干扰的严重的过电压和过电流现象。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种统一电能质量控制器及其顺序启动方法，使得统一电能质量控制器启动过程中电压电流冲击较小，启动过程更平稳且易于实现。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

本发明提供一种统一电能质量控制器，所述控制器包括串联侧单元和并联侧单元；所述串联侧单元和并联侧单元通过直流公共母线连接，所述串联侧单元通过交流公共母线连接电力系统，所述并联侧单元连接敏感负荷。

所述串联侧单元包括串联侧变流器C_se、串联侧变压器T_se、进线断路器QF_se1、出线断路器QF_se2和旁路断路器QF_se3。

所述进线断路器QF_se1一端通过公共连接点A连接公共母线，其另一侧连接串联侧变压器T_se的原边绕组，所述串联侧变压器T_se的原边绕组同时通过出线断路器QF_se2连接公共连接点B；

所述旁路断路器QF_se3一端连接公共连接点A，其另一端连接公共连接点B；

所述串联侧变流器C_se的交流侧连接串联侧变压器T_se的副边绕组，其直流侧通过直流公共母线连接并联侧变流器C_sh的直流侧。

所述串联侧变流器C_se输出幅值相同和相位可控的电压，经串联侧变压器T_se接入电力系统，其等效为可控电压源，用于对电力系统电压波动进行补偿，维持电力系统电压衡定。

所述并联侧单元包括并联侧变流器C_sh、并联侧变压器T_sh、软启动限流电阻R_qd、软启动旁路开关K_qd和出线断路器QF_sh1。

所述软启动限流电阻R_qd与软启动旁路开关K_qd并联，形成R_qd//K_qd支路；

所述出线断路器QF_sh1一端连接公共连接点B，另一端连接并联侧变压器T_sh的原边绕组，所述并联侧变压器T_sh的副边绕组连接R_qd//K_qd支路的一端，所述R_qd//K_qd支路的另一端连接并联侧变流器C_sh。

所述并联侧变流器C_sh输出相位及幅值可控的电压，经并联侧变压器T_sh升压后向电力系统注入可控电流，其等效为可控电流源，用于对敏感负荷无功功率及谐波进行补偿，同时维持直流公共母线电压衡定。

所述并联侧变流器C_sh的交流侧和串联侧变流器C_se的交流侧之间通过电抗器并联。

本发明提供一种统一电能质量控制器的顺序启动方法，所述启动方法包括以下步骤：

步骤1：投入并联侧单元；

步骤2：投入串联侧单元。

所述步骤1包括以下步骤：

步骤1-1：闭合出线断路器QF_sh1，通过并联侧变压器T_sh和软启动限流电阻R_qd给直流电容充电，使并联侧变流器C_sh处于充电状态；当直流电容处于稳态，闭合软启动旁路开关K_qd，使其将软启动限流电阻R_qd旁路；

步骤1-2：当直流电容电压不再上升时，解锁并联侧变流器C_sh脉冲，继续对直流电容充电，使直流电容的电压上升至额定值；

步骤1-3：当直流电容的电压达到额定值时，解锁并联侧无功电流指令，使并联侧变流器C_sh运行于维持直流电容电压及无功补偿状态，此时并联侧变流器C_sh向敏感负荷提供补偿电流。

所述步骤2包括以下步骤：

步骤2-1：触发串联侧变流器C_se脉冲，使串联侧变流器C_se的下桥臂IGBT开通、上桥臂IGBT关断，使串联侧变流器C_se运行于零电压输出状态；

步骤2-2：闭合进线断路器QF_se1及出线断路器QF_se2，串联侧变压器T_se的电压和电流均稳定后，分开旁路断路器QF_se3，使提供给敏感负荷的电流由旁路断路器QF_se3所在支路转移至公共连接点A与公共连接点B之间的支路，即转移至进线断路器QF_se1及出线断路器QF_se2所在支路；

步骤2-3：若电力系统侧电压波动超过电压波动阈值，则串联侧变流器C_se自动输出电压给电力系统，否则串联侧变流器C_se保持零电压输出状态。

与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：

1)串联侧变流器C_se及并联侧变流器C_sh共同作用实现了电力系统和敏感负荷之间的电能质量隔离；

2)并联侧单元投入阶段的无功补偿输出使能步骤完成后可以在运行中根据需要灵活投退，直至统一电能质量控制器退出；

3)串联侧单元投入阶段的电压补偿输出使能步骤完成后可以在运行中根据需要灵活投退，直至统一电能质量控制器退出；

4)先投入并联侧单元后投入串联侧单元，减小了统一电能质量控制器启动过程中的电气应力，减弱了统一电能质量控制器启动对系统接入点的影响，保证了统一电能质量控制器平滑投入。

附图说明

图1是本发明实施例中统一电能质量控制器的结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明提供一种统一电能质量控制器，如图1，所述控制器包括串联侧单元和并联侧单元；所述串联侧单元和并联侧单元通过直流公共母线连接，所述串联侧单元通过交流公共母线连接电力系统，所述并联侧单元连接敏感负荷。

所述串联侧单元包括串联侧变流器C_se、串联侧变压器T_se、进线断路器QF_se1、出线断路器QF_se2和旁路断路器QF_se3。

所述进线断路器QF_se1一端通过公共连接点A连接公共母线，其另一侧连接串联侧变压器T_se的原边绕组，所述串联侧变压器T_se的原边绕组同时通过出线断路器QF_se2连接公共连接点B；

所述旁路断路器QF_se3一端连接公共连接点A，其另一端连接公共连接点B；

所述串联侧变流器C_se的交流侧连接串联侧变压器T_se的副边绕组，其直流侧通过直流公共母线连接并联侧变流器C_sh的直流侧。

所述串联侧变流器C_se输出幅值相同和相位可控的电压，经串联侧变压器T_se接入电力系统，其等效为可控电压源，用于对电力系统电压波动进行补偿，维持电力系统电压衡定。

所述并联侧单元包括并联侧变流器C_sh、并联侧变压器T_sh、软启动限流电阻R_qd、软启动旁路开关K_qd和出线断路器QF_sh1。

所述软启动限流电阻R_qd与软启动旁路开关K_qd并联，形成R_qd//K_qd支路；

所述出线断路器QF_sh1一端连接公共连接点B，另一端连接并联侧变压器T_sh的原边绕组，所述并联侧变压器T_sh的副边绕组连接R_qd//K_qd支路的一端，所述R_qd//K_qd支路的另一端连接并联侧变流器C_sh。

所述并联侧变流器C_sh输出相位及幅值可控的电压，经并联侧变压器T_sh升压后向电力系统注入可控电流，其等效为可控电流源，用于对敏感负荷无功功率及谐波进行补偿，同时维持直流公共母线电压衡定。

所述并联侧变流器C_sh的交流侧和串联侧变流器C_se的交流侧之间通过电抗器并联。

本发明提供一种统一电能质量控制器的顺序启动方法，所述启动方法包括以下步骤：

步骤1：投入并联侧单元；

步骤2：投入串联侧单元。

所述步骤1包括以下步骤：

步骤1-1：闭合出线断路器QF_sh1，通过并联侧变压器T_sh和软启动限流电阻R_qd给直流电容充电，使并联侧变流器C_sh处于充电状态；当直流电容处于稳态，闭合软启动旁路开关K_qd，使其将软启动限流电阻R_qd旁路；

步骤1-2：当直流电容电压不再上升时，解锁并联侧变流器C_sh脉冲，继续对直流电容充电，使直流电容的电压上升至额定值；

步骤1-3：当直流电容的电压达到额定值时，解锁并联侧无功电流指令，使并联侧变流器C_sh运行于维持直流电容电压及无功补偿状态，此时并联侧变流器C_sh向敏感负荷提供补偿电流。

所述步骤2包括以下步骤：

步骤2-1：触发串联侧变流器C_se脉冲，使串联侧变流器C_se的下桥臂IGBT开通、上桥臂IGBT关断，使串联侧变流器C_se运行于零电压输出状态；

步骤2-2：闭合进线断路器QF_se1及出线断路器QF_se2，串联侧变压器T_se的电压和电流均稳定后，分开旁路断路器QF_se3，使提供给敏感负荷的电流由旁路断路器QF_se3所在支路转移至公共连接点A与公共连接点B之间的支路，即转移至进线断路器QF_se1及出线断路器QF_se2所在支路；

步骤2-3：若电力系统侧电压波动超过电压波动阈值，则串联侧变流器C_se自动输出电压给电力系统，否则串联侧变流器C_se保持零电压输出状态。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (11)

1.一种统一电能质量控制器，其特征在于：所述控制器包括串联侧单元和并联侧单元；所述串联侧单元和并联侧单元通过直流公共母线连接，所述串联侧单元通过交流公共母线连接电力系统，所述并联侧单元连接敏感负荷。

2.根据权利要求1所述的统一电能质量控制器，其特征在于：所述串联侧单元包括串联侧变流器C_se、串联侧变压器T_se、进线断路器QF_se1、出线断路器QF_se2和旁路断路器QF_se3。

3.根据权利要求2所述的统一电能质量控制器，其特征在于：所述进线断路器QF_se1一端通过公共连接点A连接交流公共母线，其另一侧连接串联侧变压器T_se的原边绕组，所述串联侧变压器T_se的原边绕组同时通过出线断路器QF_se2连接公共连接点B；

所述旁路断路器QF_se3一端连接公共连接点A，其另一端连接公共连接点B；

所述串联侧变流器C_se的交流侧连接串联侧变压器T_se的副边绕组，其直流侧通过直流公共母线连接并联侧变流器C_sh的直流侧。

4.根据权利要求2或3所述的统一电能质量控制器，其特征在于：所述串联侧变流器C_se输出幅值相同和相位可控的电压，经串联侧变压器T_se接入电力系统，其等效为可控电压源，用于对电力系统电压波动进行补偿，维持电力系统电压衡定。

5.根据权利要求3所述的统一电能质量控制器，其特征在于：所述并联侧单元包括并联侧变流器C_sh、并联侧变压器T_sh、软启动限流电阻R_qd、软启动旁路开关K_qd和出线断路器QF_sh1。

6.根据权利要求5所述的统一电能质量控制器，其特征在于：所述软启动限流电阻R_qd与软启动旁路开关K_qd并联，形成R_qd//K_qd支路；

所述出线断路器QF_sh1一端连接公共连接点B，另一端连接并联侧变压器T_sh的原边绕组，所述并联侧变压器T_sh的副边绕组连接R_qd//K_qd支路的一端，所述R_qd//K_qd支路的另一端连接并联侧变流器C_sh。

7.根据权利要求5或6所述的统一电能质量控制器，其特征在于：所述并联侧变流器C_sh输出相位及幅值可控的电压，经并联侧变压器T_sh升压后向电力系统注入可控电流，其等效为可控电流源，用于对敏感负荷无功功率及谐波进行补偿，同时维持直流公共母线电压衡定。

8.根据权利要求6所述的统一电能质量控制器，其特征在于：所述并联侧变流器C_sh的交流侧和串联侧变流器C_se的交流侧之间通过电抗器并联。

9.一种统一电能质量控制器的顺序启动方法，其特征在于：所述启动方法包括以下步骤：

步骤1：投入并联侧单元；

步骤2：投入串联侧单元。

10.根据权利要求9所述的统一电能质量控制器的顺序启动方法，其特征在于：所述步骤1包括以下步骤：

步骤1-1：闭合出线断路器QF_sh1，通过并联侧变压器T_sh和软启动限流电阻R_qd给直流电容充电，使并联侧变流器C_sh处于充电状态；当直流电容处于稳态，闭合软启动旁路开关K_qd，使其将软启动限流电阻R_qd旁路；

步骤1-2：当直流电容电压不再上升时，解锁并联侧变流器C_sh脉冲，继续对直流电容充电，使直流电容的电压上升至额定值；

步骤1-3：当直流电容的电压达到额定值时，解锁并联侧无功电流指令，使并联侧变流器C_sh运行于维持直流电容电压及无功补偿状态，此时并联侧变流器C_sh向敏感负荷提供补偿电流。

11.根据权利要求9所述的统一电能质量控制器的顺序启动方法，其特征在于：所述步骤2包括以下步骤：

步骤2-1：触发串联侧变流器C_se脉冲，使串联侧变流器C_se的下桥臂IGBT开通、上桥臂IGBT关断，使串联侧变流器C_se运行于零电压输出状态；

步骤2-2：闭合进线断路器QF_se1及出线断路器QF_se2，串联侧变压器T_se的电压和电流均稳定后，分开旁路断路器QF_se3，使提供给敏感负荷的电流由旁路断路器QF_se3所在支路转移至公共连接点A与公共连接点B之间的支路，即转移至进线断路器QF_se1及出线断路器QF_se2所在支路；

步骤2-3：若电力系统侧电压波动超过电压波动阈值，则串联侧变流器C_se自动输出电压给电力系统，否则串联侧变流器C_se保持零电压输出状态。