CN113224759A - 一种基于无线电能传输的统一电能质量调节器 - Google Patents

一种基于无线电能传输的统一电能质量调节器 Download PDF

Info

Publication number
CN113224759A
CN113224759A CN202110606060.8A CN202110606060A CN113224759A CN 113224759 A CN113224759 A CN 113224759A CN 202110606060 A CN202110606060 A CN 202110606060A CN 113224759 A CN113224759 A CN 113224759A
Authority
CN
China
Prior art keywords
converter
bridge
series
power transmission
frequency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110606060.8A
Other languages
English (en)
Inventor
王宪萍
王晓东
杨林涛
杜娟
张文晋
李思岑
傅鹏
陈沼宇
倪喜军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changzhi Power Supply Co of State Grid Shanxi Electric Power Co Ltd
Original Assignee
Changzhi Power Supply Co of State Grid Shanxi Electric Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changzhi Power Supply Co of State Grid Shanxi Electric Power Co Ltd filed Critical Changzhi Power Supply Co of State Grid Shanxi Electric Power Co Ltd
Priority to CN202110606060.8A priority Critical patent/CN113224759A/zh
Publication of CN113224759A publication Critical patent/CN113224759A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/01—Arrangements for reducing harmonics or ripples
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/04—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for connecting networks of the same frequency but supplied from different sources
    • H02J3/06—Controlling transfer of power between connected networks; Controlling sharing of load between connected networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/12—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/18—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J5/00—Circuit arrangements for transfer of electric power between ac networks and dc networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/66—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal
    • H02M7/68—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters
    • H02M7/72—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/79—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/797—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/30—Reactive power compensation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/40—Arrangements for reducing harmonics

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

本发明涉及一种基于无线电能传输的统一电能质量调节器，属于变流器技术领域。包括并联变流器、3个高频模块组成的无线电能传输串联DC‑AC变流器；其中，所述公共直流母线连接至并网变流器的直流端口，并网变流器的交流端口连接电网节点；所述无线电能传输串联DC‑AC变流器输入为公共直流母线，输出串联于电网侧节点和负载侧节点之间；本发明利用基于高频隔离的无线电能传输串联DC‑AC变流器实现串并联侧直流隔离，提升串联侧的绝缘强度，提高UPQC系统的整体补偿效果，提升装置的功率密度和补偿装置的利用率。

Description

一种基于无线电能传输的统一电能质量调节器
技术领域
本发明涉及一种基于无线电能传输的统一电能质量调节器，属于变流器技术领域。
背景技术
随着国民经济快速发展，越来越多的敏感用户及重要设备接入配电网，对配电网电能质量提出更高要求; 大量电力电子设备和异步电动机的接入，使得谐波和无功功率等电能质量问题越来越显著；配电网瞬时故障导致电压暂降和电压闪络等问题凸显，严重影响了电力应用的安全性和可靠性。
目前市场常见的有电力有源滤波器 （APF）、 静止无功功率发生器（STATCOM）、动态电压恢复器（DVR）等外挂电力电子补偿装置对电能质量进行调节。其中，APF对电流谐波改善效果较好，但无法实现电压质量的改善，近年来，因电网电压波动造成设备跳闸的现象时有发生；虽然STATCOM和DVR可以解决电压波动，但对电流谐波补偿无能为力；统一电能质量调节器（United Power Quality Conditioner，UPQC），对电力系统的电压暂降/暂升、电压波动、无功功率和谐波等电能质量问题进行统一补偿和抑制。常规方案采用两个在直流侧互联且分别并联和串联于配电网的逆变器，可同时实现电压质量和电流谐波的综合治理，但使用工频变压器隔离补偿系统电压骤升骤降，体积较大，且效率较低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种基于无线电能传输的统一电能质量调节器，利用高频隔离DC-AC变换器提升装置的功率密度，并利用无线电能传输提高隔离耐压强度和简化结构设计，提高UPQC系统的补偿效果，提升补偿装置利用率。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种基于无线电能传输的统一电能质量调节器，其特征在于，包括并联变流器和无线电能传输串联DC-AC变流器；
所述无线电能传输串联DC-AC变流器的输入端连接公共直流母线节点P+和N-，三相输出端分别串联于电网节点和负载侧节点之间；
所述并联变流器的直流端口连接至公共直流母线节点P+和N-，所述并联变流器的交流端口连接至电网节点A1、B1、C1、N；
所述并联变流器由8只IGBT管、直流电容器和4个滤波器搭建而成；
所述无线电能传输串联DC-AC变流器由3个完全相同的高频模块组成，每个高频模块均由1个半桥、1个双向功率器件H桥、隔离变压器以及LCL滤波器构成，所述隔离变压器采用高频隔离变压器。
进一步的，所述并联变流器中每两只IGBT管构成一个半桥，共计四个半桥，每个半桥的中性点分别连接4个滤波器的一端，4个滤波器的另一端分别连接电网节点A1、B1、C1、N；四个半桥中上半桥IGBT管的集电极连接到公共直流母线正节点P+，四个半桥中下半桥IGBT管的发射极连接到公共直流母线负节点N-，节点P+和N-之间连接直流电容器Cp，A、B、C三相的滤波器可以为L、LC或LCL型，N相的滤波器为L型。
进一步的，所述无线电能传输串联DC-AC变流器结构如下：2只MOSFET管Qx1、Qx2组成DC-AC变换器原边左半桥，2只电容Cx1、Cx2组成DC-AC变换器原边右半桥；MOSFET管Qx1的漏极和电容Cx1的正极均连接至公共直流母线正节点P+；MOSFET管Qx2的源极和电容Cx2的负极均连接至公共直流母线正节点N-，原边左半桥和右半桥的中性点分别连接至隔离变压器原边同名端和串联补偿电容Cxr1的一端，Cxr1的一端连接变压器原边非同名端；
变换器副边由8只MOSFET管Sxa1-Sxa4、Sxb1-Sxb4组成交流H桥，每2个MOSFET管Sxay、Sxby反向相接组成交流功率器件对，4个交流功率器件对组成交流H桥，交流H桥的P1和N1连接隔离变压器副边同名端和串联补偿电容Cxr2的一端，Cxr2的一端连接变压器非同名端，交流H桥左右桥臂的中心点分别连接LCLx滤波器电感的一端和滤波电容器的一端，LCLx滤波器滤波电感的另一端连接电网节点，滤波电容器连接负载侧节点；
上述x=a,b,c；y=1,2,3,4。
进一步的，所述隔离变压器为松耦合变压器，没有相应的磁芯，为提高传输的效率，隔离变压器两端采用串联型补偿，在变压器非同名端与变流器之间增加电容Cxr1和Cxr2，其中x=a,b,c。
进一步的，所述无线电能传输串联DC-AC变流器DC侧的Qx1、Qx2采用50%占空比的高频PWM信号控制，其中x=a,b,c，所述高频PWM信号用于控制高频模块DC侧的半桥中2只MOSFET交替导通，当能量从并联侧传递至串联侧时，并联侧半桥的相位超前串联侧半桥的相位；反之，当能量从串联侧传递至并联侧时，并联侧半桥的相位滞后串联侧半桥的相位。
进一步的，所述无线电能传输串联DC-AC变流器AC侧的8只MOSFET管Sxa1-Sxa4、Sxb1-Sxb4工作频率不同，其中x=a,b,c，Sxa1和Sxb3同步，Sxb1和Sxa3同步，Sxa1和Sxa3受工频且信号相反的PWM信号驱动，其中Sxa1和Sxb3工频正半周一直导通，Sxb1和Sxa3工频负半周一直导通；Sxa4和Sxb2工频负半周一直受闭锁PWM信号驱动，工频正半周受变占空比的高频PWM信号驱动，高频PWM信号由SPWM产生，其中调制波为AC侧需要输出电压的正半周信号，载波为三角波；Sxb4和Sxa2工频正半周一直受闭锁PWM信号驱动，工频负半周受变占空比的高频PWM信号驱动，高频PWM信号由SPWM产生，其中调制波为AC侧需要输出电压的负半周信号取反获得，载波为三角波。
进一步的，所述无线电能传输串联DC-AC变流器根据负载侧电压的需求，实时补偿一个串联电压量，与电网侧电压共同组成合成电压量供给负载。
有益效果：
本发明UPQC采用高频隔离的串联补偿方案，不仅缩小变流器体积，同时采用无线电能传输方式可提高隔离耐压电压和灵活性。
具体优点如下：
1、本发明利用DC-AC变换器取代传统变压器隔离，提高装置的功率密度；
2、本发明DC-AC变换器单独设置无直流侧，直接使用高频DC-AC变换器控制其电压，简化逆变侧的控制；
3、本发明DC-AC变换器MOSFET运行在ZVS，开关损耗低，效率高；
4、本发明采用模块化设计，简化了电路布局。
附图说明
以下将结合附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明的结构原理图。
图2是本发明实施例中的并联变流器原理图。
图3是本发明实施例中的A相高频模块原理图。
图4是本发明实施例中的DC-AC变换器移相控制脉冲图。
图5是本发明实施例中的UPQC带阻感性负载时电压、电流补偿相量图。
图6是本发明实施例中的UPQC带阻容性负载时电压、电流补偿相量图。
图7是本发明实施例中的UPQC功率流图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做详细的说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
参照附图1，本发明提供一种基于无线电能传输的统一电能质量调节器，包括并联变流器、无线电能传输串联DC-AC变流器；所述无线电能传输串联DC-AC变流器的输入端连接公共直流母线节点P+和N-，三相输出端分别串联于电网节点和负载侧节点之间；所述并网变流器的直流端口连接至公共直流母线节点P+和N-，所述并网变流器的交流端口连接至电网节点A1、B1、C1、N。
参照附图2，所述并联变流器由8只IGBT管、直流电容器和4个滤波器搭建而成，所述并联变流器中每两只IGBT管构成一个半桥，共计四个半桥，每个半桥的中性点分别连接4个滤波器的一端，4个滤波器的另一端分别连接电网节点A1、B1、C1、N；四个半桥中上半桥IGBT管的集电极连接到公共直流母线正节点P+，四个半桥中下半桥IGBT管的发射极连接到公共直流母线负节点N-，节点P+和N-之间连接直流电容器Cp，A、B、C三相的滤波器可以为L、LC或LCL型，N相的滤波器为L型。
无线电能传输串联DC-AC变流器由图3所示的3个完全相同的高频模块组成，每个高频模块均由1个半桥、1个双向功率器件组成的H桥、高频隔离变压器以及LCL滤波器构成。所述每相高频无线电能传输串联DC-AC变流器结构如下：
2只MOSFET管Qx1、Qx2(其中变量x=a,b,c)组成DC-AC变换器原边左半桥，2只电容Cx1、Cx2(其中变量x=a,b,c)组成DC-AC变换器原边右半桥；MOSFET管Qx1(其中变量x=a,b,c)的漏极和电容Cx1(其中变量x=a,b,c)的正极均连接至公共直流母线正节点P+；MOSFET管Qx2(其中变量=a,b,c)的源极和电容Cx2(x=a,b,c)的负极均连接至公共直流母线正节点N-，原边左半桥和右半桥的中性点分别连接至隔离变压器原边同名端和串联补偿电容Cxr1(其中变量x=a,b,c)的一端，Cxr1(x=a,b,c)的一端连接变压器原边非同名端；
变换器副边由8只MOSFET管Sxa1-Sxa4、Sxb1-Sxb4(其中变量x=a,b,c)组成交流H桥，每2个MOSFET管Sxay、Sxby(其中变量x=a,b,c;y=1,2,3,4)反向相接组成交流功率器件对，4个交流功率器件对组成交流H桥，交流H桥的P1和N1连接隔离变压器副边同名端和串联补偿电容Cxr2(其中变量x=a,b,c)的一端，Cxr2的一端连接变压器非同名端，交流H桥左右桥臂的中心点分别连接LCLx(其中变量x=a,b,c)滤波器电感的一端和滤波电容器的一端，LCLx(其中变量x=a,b,c)滤波器滤波电感的另一端连接电网节点，滤波电容器连接负载侧节点。
参照附图3，所述高频DC-AC变流器隔离变压器为松耦合变压器，没有相应的磁芯，为提高传输的效率，隔离变压器两端采用串联型补偿，在变压器原副边的非同名端与变流器之间增加电容Cxr1和Cxr2(其中变量x=a,b,c)。
参照附图4，所述无线电能传输串联DC-AC变流器DC侧的Qx1、Qx2其中变量(x=a,b,c)采用50%占空比的高频PWM信号控制，所述高频PWM信号用于控制高频模块DC侧的半桥中2只MOSFET交替导通，当能量从并联侧传递至串联侧时，并联侧半桥的相位超前串联侧半桥的相位；反之，当能量从串联侧传递至并联侧时，并联侧半桥的相位滞后串联侧半桥的相位。所述高频DC-AC变流器AC侧的8只MOSFET管Sxa1-Sxa4、Sxb1-Sxb4(其中变量x=a,b,c)工作频率不同，Sxa1和Sxb3同步，Sxb1和Sxa3同步，Sxa1和Sxa3受工频且信号相反的PWM信号驱动，其中Sxa1和Sxb3工频正半周一直导通，Sxb1和Sxa3工频负半周一直导通；Sxa4和Sxb2工频负半周一直受闭锁PWM信号驱动，工频正半周受变占空比的高频PWM信号驱动，高频PWM信号由SPWM产生，其中调制波为AC侧需要输出电压的正半周信号，载波为三角波；Sxb4和Sxa2工频正半周一直受闭锁PWM信号驱动，工频负半周受变占空比的高频PWM信号驱动，高频PWM信号由SPWM产生，其中调制波为AC侧需要输出电压的负半周信号取反获得，载波为三角波。
参照附图5、附图6，所述无线电能传输串联DC-AC变流器根据负载侧电压的需求，实时补偿一个串联电压量，与电网侧电压共同组成合成电压量供给电压质量需要要求高的负载。具体原理如图5、图6所示：
如果采用同相补偿，可得负载电流基频有功分量I L1 与系统电压 U sag 同相位，于是
Figure DEST_PATH_IMAGE001
(1)
其中，S L 、φ L 分别为负载容量及负载功率因数角。
如果不采用同相补偿，即负载电流基频有功分量I L1 与系统电压U sag 相位不同，此时UPQC在串联侧不仅能补偿无功分量，实现对负载潮流的控制；如果负载电流基频有功分量I L1 与系统电压U sag 相位相反，则补偿一个相位相反串联电压量，可有效限制负载侧的电压，因此，当负载侧发生短路故障时，通过UPQC控制，可有效降低短路电流。
图7为发生电压暂降时系统中有功功率流动图。暂降时，一方面串、并联侧释放储能为系统提供有功补充，另一方面并联侧从系统中吸收有功以维持直流母线电压的稳定。忽略换流器损耗，于是
Figure 716320DEST_PATH_IMAGE002
(2)
式中，P S、P L分别为系统侧及负载侧的有功功率；P C1、P C2分别为UPQC从系统吸收和输出至系统的有功功率；P SC、P PC分别为UPQC串、并联侧输出有功功率。
式（2）中当电压暂降幅值较小、暂降持续时间较短时，有P C1=P C2，此时并联侧有功电流i p仍在其限值范围内运行；当电压暂降幅值较大、暂降持续时间较长时，系统需要UPQC电容储能释放以提供更多的能量补偿，此时为了避免开关器件过电流、保证串联侧的正常运行，i p达到限值运行，有 P C1≤P C2。
如果需要补偿电压骤升或限制故障电流时，一方面串联需要吸收能量，同时并联侧释放储能为系统反馈有功，另一方面并联侧控制维持并联侧直流母线电压的稳定。
所述并联变流器主要实现有功功率控制、无功补偿和平抑并联侧与串联侧功率平衡，实时补偿横纵轴电压分量和谐波分量，实现电压和电流电能质量综合治理，实现串、并联变流器之间弱耦合关联，延长电压跌落的补偿时间。串联变流器实现电压补偿，抑制故障电流，提升电压电能质量，配合调度系统的参与一定的潮流控制。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于无线电能传输的统一电能质量调节器，其特征在于，包括并联变流器和无线电能传输串联DC-AC变流器；
所述无线电能传输串联DC-AC变流器的输入端连接公共直流母线节点P+和N-，三相输出端分别串联于电网节点和负载侧节点之间；
所述并联变流器的直流端口连接至公共直流母线节点P+和N-，所述并网变流器的交流端口连接至电网节点A1、B1、C1、N；
所述并联变流器由8只IGBT管、直流电容器和4个滤波器搭建而成；
所述无线电能传输串联DC-AC变流器由3个完全相同的高频模块组成，每个高频模块均由1个半桥、1个双向功率器件H桥、隔离变压器以及LCL滤波器构成，所述隔离变压器采用高频隔离变压器。
2.根据权利要求1所述的一种基于无线电能传输的统一电能质量调节器，其特征在于，所述并联变流器中每两只IGBT管构成一个半桥，共计四个半桥，每个半桥的中性点分别连接4个滤波器的一端，4个滤波器的另一端分别连接电网节点A1、B1、C1、N；四个半桥中上半桥IGBT管的集电极连接到公共直流母线正节点P+，四个半桥中下半桥IGBT管的发射极连接到公共直流母线负节点N-，节点P+和N-之间连接直流电容器Cp，滤波器可以为L、LC或LCL形式。
3.根据权利要求1所述的一种基于无线电能传输的统一电能质量调节器，其特征在于，所述无线电能传输串联DC-AC变流器结构如下：
2只MOSFET管Qx1、Qx2组成DC-AC变换器原边左半桥，2只电容Cx1、Cx2组成DC-AC变换器原边右半桥；MOSFET管Qx1漏极和电容Cx1的正极均连接至公共直流母线正节点P+；MOSFET管Qx2源极和电容Cx2的负极均连接至公共直流母线正节点N-，原边左半桥和右半桥的中性点分别连接至隔离变压器原边同名端和串联补偿电容Cxr1的一端，Cxr1的一端连接变压器原边非同名端；
变换器副边由8只MOSFET管Sxa1-Sxa4、Sxb1-Sxb4组成交流H桥，每2个MOSFET管Sxay、Sxby反向相接组成交流功率器件对，4个交流功率器件对组成交流H桥，交流H桥的P1和N1连接隔离变压器副边同名端和串联补偿电容Cxr2的一端，Cxr2的一端连接变压器非同名端，交流H桥左右桥臂的中心点分别连接LCLx滤波器电感的一端和滤波电容器的一端，LCLx滤波器滤波电感的另一端连接电网节点，滤波电容器连接负载侧节点；
上述变量x=a,b,c；y=1,2,3,4。
4.根据权利要求1或3所述的一种基于无线电能传输的统一电能质量调节器，其特征在于，所述隔离变压器为松耦合变压器，没有相应的磁芯，为提高传输的效率，隔离变压器两端采用串联型补偿，在变压器非同名端与变流器之间增加电容Cxr1和Cxr2，其中变量x=a,b,c。
5.根据权利要求3所述的一种基于无线电能传输的统一电能质量调节器，其特征在于，所述无线电能传输串联DC-AC变流器DC侧的Qx1、Qx2(x=a,b,c)采用50%占空比的高频PWM信号控制，所述高频PWM信号用于控制高频模块DC侧的半桥中2只MOSFET交替导通，当能量从并联侧传递至串联侧时，并联侧半桥的相位超前串联侧半桥的相位；反之，当能量从串联侧传递至并联侧时，并联侧半桥的相位滞后串联侧半桥的相位。
6.根据权利要求3所述的一种基于无线电能传输的统一电能质量调节器，其特征在于，所述无线电能传输串联DC-AC变流器AC侧的8只MOSFET管Sxa1-Sxa4、Sxb1-Sxb4工作频率不同，其中变量x=a,b,c，Sxa1和Sxb3同步，Sxb1和Sxa3同步，Sxa1和Sxa3受工频且信号相反的PWM信号驱动，其中Sxa1和Sxb3工频正半周一直导通，Sxb1和Sxa3工频负半周一直导通；Sxa4和Sxb2工频负半周一直受闭锁PWM信号驱动，工频正半周受变占空比的高频PWM信号驱动，高频PWM信号由SPWM产生，其中调制波为AC侧需要输出电压的正半周信号，载波为三角波；Sxb4和Sxa2工频正半周一直受闭锁PWM信号驱动，工频负半周受变占空比的高频PWM信号驱动，高频PWM信号由SPWM产生，其中调制波为AC侧需要输出电压的负半周信号取反获得，载波为三角波。
7.根据权利要求1所述的一种基于无线电能传输的统一电能质量调节器，其特征在于，所述无线电能传输串联DC-AC变流器根据负载侧电压的需求，实时补偿一个串联电压量，与电网侧电压共同组成合成电压量供给负载。
CN202110606060.8A 2021-06-01 2021-06-01 一种基于无线电能传输的统一电能质量调节器 Pending CN113224759A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110606060.8A CN113224759A (zh) 2021-06-01 2021-06-01 一种基于无线电能传输的统一电能质量调节器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110606060.8A CN113224759A (zh) 2021-06-01 2021-06-01 一种基于无线电能传输的统一电能质量调节器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113224759A true CN113224759A (zh) 2021-08-06

Family

ID=77082060

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110606060.8A Pending CN113224759A (zh) 2021-06-01 2021-06-01 一种基于无线电能传输的统一电能质量调节器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113224759A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114362569A (zh) * 2021-11-10 2022-04-15 四川旷谷信息工程有限公司 一种共用直流母线的动车组地面电源及其控制方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114362569A (zh) * 2021-11-10 2022-04-15 四川旷谷信息工程有限公司 一种共用直流母线的动车组地面电源及其控制方法
CN114362569B (zh) * 2021-11-10 2023-08-15 四川旷谷信息工程有限公司 一种共用直流母线的动车组地面电源及其控制方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103441691B (zh) 一种谐振型电力电子变流器及变流器装置
CN204391761U (zh) 一种柔性中压直流配电系统
CN110611435B (zh) 一种级联型灵活交流链变换器拓扑结构
CN104967141A (zh) 一种混合直流输电系统
CN113037117B (zh) 一种基于四有源桥的mmc-sst拓扑及控制方法
Zhu et al. A novel single-phase five-level transformer-less photovoltaic (PV) inverter
CN111682787A (zh) 基于隔离变换器模块的单级式三相交直流变换器及方法
CN113078830B (zh) 一种高频链互联的chb-sst拓扑及其控制方法
CN105305843A (zh) 一种三相串联半h桥型模块化多电平直流换流器及其控制方法
CN105071679A (zh) 基于桥式开关电容模块的五电平自平衡逆变器
CN113224759A (zh) 一种基于无线电能传输的统一电能质量调节器
CN102882228A (zh) 一种单相非隔离型光伏并网逆变器
Wang et al. Research on loss reduction of dual active bridge converter over wide load range for solid state transformer application
CN108429481B (zh) 适用于线电压级联型三重化变流器的svpwm调制方法
CN114696630B (zh) 一种自举式补偿的三端口变流器及其控制方法与系统
AU2022444490A1 (en) Micro inverter
CN214707166U (zh) 一种基于无线电能传输的统一电能质量调节器
CN111404409A (zh) 基于mmc的多端口电力电子变压器拓扑及其控制方法
CN113659608A (zh) 一种隔离级同步调制的混合多电平sst拓扑及控制方法
CN203057066U (zh) 一种前馈补偿节能控制变换装置
CN108054946B (zh) 内置并联分时选择开关电压型单级多输入低频环节逆变器
CN111864794A (zh) 一种双频无变压器型单相光伏并网逆变器
CN211701484U (zh) 一种基于dc-dc隔离的统一电能质量调节器
CN216721204U (zh) 一种单相三电平逆变电路
Helali et al. Voltage Balance Control of Five-Level Cascaded H-Bridge Rectifier-Based Smart Transformer

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination