[发明专利]一种串联型直流电力系统电能质量调节器

说明书

技术领域

本发明属于直流电力系统领域，具体涉及一种串联型直流系统电能质量调节器，用以实现直流电力系统的电能质量调节。

背景技术

随着电力系统的发展，交流电力系统的缺点及局限性日益突出。在交流输电线路中，除了有导线的电阻损耗外还有交流感抗的损耗，线路损耗大，远距离输电效率低。交流输电线路中，任意一相发生永久性故障，必须全线停电，故障损失大。交流输电必须同步运行，交流系统并网还要考虑相位的一致性，控制复杂。在交流配电网络中，交流输电能力受到同步发电机间功角稳定性问题的限制，且随着输电距离的增大，同步机间的联系电抗增大，电流的相位在交流输电系统的两端会产生显著的相位差，稳定性问题更加突出，使得交流输配电能力受到更大限制。

与交流电力系统对应的直流电力系统不存在稳定性问题，切换更加容易，运行可靠性高；直流输电时不会产生线路电容电流损耗，输电效率高；输送同样的有功功率情况下，直流配电只有正负两极两根输电线，无集肤效应，导线截面利用充分，能节省线材、塔材及线路走廊，输电容量大，输送距离远；对绝缘介质的绝缘强度要求比交流低，直流电缆绝缘介质的投资少，适合海下电缆及城市配电网电缆输电。采用直流电力系统后，将不再需要目前直流输电技术的换流站，成本大幅度降低。直流输电的两条架空线通常采取相邻布线，电流大小相同，方向相反，相距很近，产生的磁场几乎可以完全抵消，具有环保优势。随着大量分布式能源接入电力系统，直流电力系统更方便于分布式能源的接入。近年来用户用电形式中含直流环节的电器增多，本质上使用直流的电器增多，使用直流配电网之后，减少电能的变换过程，提高电能效率。预计在不久的将来，随着直流技术进一步发展及完善，直流电力系统推广势在必行，将会在电力系统领域与交流电力系统并存甚至取代交流电力系统。

随着社会的发展，现代用电设备对电能质量以及供电可靠性提出了越来越高的要求。在交流电力系统中，人们已经采取一系列FACTS装置运用于交流电力系统的电能质量调节与治理。但是目前的电能质量调节装置均是针对于交流电力系统设计的，很少有关于直流电力系统的电能质量调节器方面的研究及发明。一旦直流电力系统投入使用，同样不可避免地会遇到类似的电能质量问题，现有的电能质量调节技术及装置基本上无法适应直流电力系统的要求。

发明内容

本发明提出一种串联型直流系统电能质量调节器，实现直流电力系统的电能质量有效调节。

一种串联型直流系统电能质量调节器，包括

电压电流信号采集单元，其连接控制器，用于采集直流电力系统的母线电压和电流信号，对该信号预处理后传送给控制器；

控制器，其分别连接电压电流信号采集单元、DC/DC双向变换器和直流储能单元，用于接收电压电流信号采集单元的母线电压和电流信号，对该信号进行分析处理，产生相应的控制指令并传送给DC/DC双向变换器和直流储能单元；

直流储能单元，其分别连接控制器和DC/DC双向变换器，用于接收控制器的控制指令，在该指令控制下接收电力系统通过DC/DC双向变换器输出的直流电能或者通过DC/DC双向变换器向电力系统提供直流电能；

DC/DC双向变换器，其分别连接控制器、直流储能单元和滤波单元，用于接收控制器的控制指令，在该指令作用下控制自身开关器件的开断从而将直流储能单元输出的直流电能调整为合适的补偿电压输出给电力系统，或者将电力系统多余的直流电能传送给直流储能单元；

滤波单元，其连接DC/DC双向变换器，用于对直流储能单元通过DC/DC双向变换器输出的直流电压进行滤波处理。

进一步地，所述控制指令包括电流控制指令、电压补偿指令、谐波补偿指令和回路切断指令。

进一步地，所述调节器还包括隔离型DC/DC双向变压器，隔离型DC/DC双向变压器的副边连接滤波单元，隔离型DC/DC双向变压器的原边连接直流母线。

本发明有以下技术效果：

（1）本发明在应用中，当直流电力系统的母线电压发生电压跌落或上升时，该串联型直流系统电能质量调节器可以在毫秒级时间内向直流电力系统提供一个直流电压，使直流电力系统的母线电压保持恒定或者在一定的允许范围内，稳定直流电力系统电压的目的。

（2）本发明在应用中，当直流电力系统的直流母线电压出现谐波时，该串联型直流系统电能质量调节器可以滤除直流母线电压的谐波，平滑直流母线电压波形，还可以实现电源侧与负荷侧的谐波隔离，阻止谐波在两者之间双向流动。

（3）本发明在应用中，可以实现对串联回路的最大通过电流的限制作用，方便对直流电力系统进行控制与管理。