[发明专利]一种综合电能质量调节器及控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统自动化领域，具体涉及一种电能质量调节器。

背景技术

近年来电力电子技术的发展，使得配电网中的整流器、变频调速装置、电弧炉、电气化铁道等非线性、不平衡和冲击性负荷不断增加。这些负荷在大大提高生产效率的同时，也给电网带来了电能质量污染问题，如谐波、低功率因数、不平衡、以及电压波动和闪变等。综合电能质量调节器(UnifiedPower Quality Conditioner,UPQC，也称统一电能质量控制器)可以对这些电能质量问题进行综合补偿，它尤其适用于那些既会对系统产生电能质量污染，又对供电电压变化十分敏感的负荷。归纳起来，当前正在应用和研究中的综合电能质量调节器具有以下特点:

从结构上看，综合电能质量调节器由串联有源滤波器(Series ActivePower Filter,SAPF)和并联有源滤波器(Parallel Active Power Filter,PAPF)构成。从控制策略上看，串联有源滤波器一般被控制为电压源，其输出电压与系统谐波电流i_sh和/或系统谐波电压v_sh成正比，且一般还要求它能将负荷侧电压幅值稳定在额定值附近；而并联有源滤波器则一般被控制为电流源，用于吸收负荷的谐波ilh和/或无功电流il_q，并维持整个装置的有功功率平衡。

此类技术参考文献有:Akigi H.New Trends in Active Filters for PowerConditioning[J].IEEE Trans.on Industrial Application,1996,2(6):1312-1322。

当前正在应用和研究的综合电能质量调节器如图1所示，一般包含串联有源滤波器单元1、并联有源滤波器单元2、测量单元3和控制部件4。其中:：L_f1,L_f2和C_f1,C_f2分别为滤波电感和电容；直流电容C_d用于向第一逆变器单元1.1和第二逆变器单元2.1提供直流电压V_dc；组成第一和第二逆变器单元的开关管为可关断电力电子开关器件(绝缘栅双极型晶闸管IGBT、门极可关断晶闸管GTO等)中的一种；第一逆变器单元1.1通过第一变压器单元1.2向系统注入电压v_is，v_is一般与i_sh,(i_sh为系统电流i_s的谐波分量)和/或v_sh(v_sh为系统电压v_s的谐波分量)成正比，有的综合电能质量调节器还要求v_ss可以将负荷电压v_l的基波幅值维持在额定值附近；第二逆变器单元2.1通过第二变压器单元2.2向系统注入电流i_c，电流i_c一般用于补偿负荷电流i_l的谐波分量和维持直流侧电压Vdc的稳定，某些综合电能质量调节器还要求i_c可以补偿负荷电流i_l的无功分量和不对称分量；测量单元3采用互感器或霍尔传感器采集电压电流信号(如v_s,i_s等)；控制部件4根据测量单元3采集的信号进行控制，现有技术中有各种不同的控制方法，但一般将串联有源滤波器控制为电压源、将并联有源滤波器控制为电流源。

上述综合电能质量调节器存在以下问题：①并联有源滤波器承受电压较大(和整个负荷电压相当)，从而所需容量较大，在工程实现时具有技术难度大、造价高和设备运行效率低等问题。②串联有源滤波器被控制为一可控的电压源，其输出参考电压通常包含一定谐波，从而使得检测和控制系统复杂、输出跟踪效果不好。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有的缺陷，提供一种高性能的综合电能质量调节器。该电能质量调节器可以减小其并联部分的有源滤波器的容量，并改善其控制效果，提升其性价比。

本发明提供的一种综合电能质量调节器，包括串联有源滤波器单元、并联有源滤波器单元、测量单元和控制单元，串联有源滤波器单元中的第一逆变器单元和并联有源滤波器单元中的第二逆变器单元共用一个直流贮能电容器，串联有源滤波器单元通过第一变压器单元串联接入系统，测量单元用于采集来自电网、串联有源滤波器单元和并联有源滤波器单元的电压、电流信号，其特征在于：