[发明专利]一种配电网末级电能质量调控装置及调控方法

说明书

技术领域

本发明属于电能质量治理领域，尤其涉及一种配电网电能质量的调控领域，具体为一种配电网末级电能质量调控装置及调控方法。

背景技术

配电网内部电能质量常见问题主要包括不平衡、谐波、电压波动和频率偏差。近年来，随着光伏、风电等分布式电源的接入，对配电网电能质量带来一系列不利影响。光伏发电和风力发电输出功率随外界环境变化而变化，输出功率的波动容易引起电网电压波动，尤其是容量较大的基于双馈感应发电机的风力发电在并网时容易造成电压跌落；单相微源接入三相配电网时，发电功率注入到其中一相，可能引起该相电压偏高，而造成三相电压不平衡。配电网中常见微源大都通过逆变器进行并网发电，虽然可以通过连接输出滤波器、提高开关频率和改进控制策略来抑制逆变器工作时产生谐波和间谐波，但是还是不可避免地产生少量谐波电流注入到配电网中，甚至导致配电网发生谐波谐振。燃料电池发电的功率因数随实际功率所占其额定容量比例有关，当比例较小时，容易造成较低的功率因数。不管是家用电器或者商业建筑电气，还是工业生产设备，大部分用电设施或者负荷存在整流电路或者移相电路，工作电流含有较高的谐波成分流入到配电网。尤其是普通居民用电负荷绝大部分为单相供电，势必造成三相负荷的不平衡，当前解决三相系统不平衡问题的主要措施是考察线路负荷，重新均衡化布置负荷，使负荷尽量平均的接入三相系统。

为确保配电网安全、经济、高效、稳定的运行，提供一种配电网末级电能质量调控装置及方法，为用户提供绿色、优质的电力服务，提高电力公司的供电可靠性与供电质量都具有重要的意义。

然而，目前常见的电能质量控制装备主要以负载电流i_la、i_lb、i_lc为补偿对象，从本质上讲属于开环控制策略，对电源不具抗扰性，补偿性能较差；特别是，配电网末级中接入的微源具有间歇性的特点，对电能质量控制装备的动态响应要求更高。因此，普通电能质量控制装备动态特性一般不能要求。当补偿容量超出装置的补偿能力时，一般采取硬件限流的措施，导致补偿电流削顶，反而对电源注入更加丰富的谐波。

发明内容

本发明为了解决配电网采用现有的补偿措施补偿效果有限的问题，提供了一种配电网末级电能质量调控装置及调控方法。

本发明是采用如下的技术方案实现的：配电网末级电能质量调控装置，包括由IGBT构成的逆变桥、电压传感器、电流传感器、温度传感器、其内写有锁相环程序的数字信号处理器DSP、驱动单元、连接电抗器和通讯模块；

电压传感器的输入端和配电网、逆变桥的直流侧连接，电流传感器的输入端和配电网连接，温度传感器的输入端和IGBT底座散热器和连接电抗器连接，电压传感器、电流传感器和温度传感器的输出端和数字信号处理器DSP的输入端连接，数字信号处理器DSP的输出端和驱动单元的输入端连接，驱动单元的输出端和逆变桥中IGBT的控制端连接，逆变桥的输入端通过连接电抗器和配电网连接，逆变桥的直流侧连接有滤波电容且和配电网末级公共连接点相连接，数字信号处理器DSP还通过通讯模块和外部人机界面连接。

利用上述的调控装置的调控方法包括以下步骤：

S1：电压传感器测出配电网的电压信号u_sa、u_sb、u_sc和逆变桥直流侧电压信号U_dc，电流传感器测出电流信号i_sa、i_sb、i_sc，并将电压信号和电流信号送入到数字信号处理器DSP内：

S2：数字信号处理器DSP将输入的电压信号u_sa、u_sb、u_sc根据锁相环程序计算出系统相位sinθ和cosθ，数字信号处理器DSP还通过输入的逆变桥直流侧电压信号U_dc计算出电压偏差信号ΔUdc，并利用其内的比例-积分环节计算出与ΔUdc相对应的有功电流分量i_dref；