[发明专利]一种前端供电多电平有源补偿装置及控制方法

权利要求书

1.一种前端供电多电平有源补偿装置，其特征在于，包括：检测单元、控制单元和补偿单元；其中，

所述检测单元连接所述控制单元，用于获取配电网零序电压并传输给所述控制单元；

所述控制单元连接所述补偿单元，用于根据所述零序电压判断所述配电网是否发生单相接地故障并生成控制信号；

所述补偿单元连接所述配电网，用于在所述控制信号的作用下向所述配电网注入补偿电流或者零序电流。

2.根据权利要求1所述的前端供电多电平有源补偿装置，其特征在于，所述补偿单元包括对应于所述配电网ABC相的功率子单元、接地子单元和供电子单元；

所述供电子单元的输入端连接配电网母线，输出端连接对应于所述配电网ABC相的功率子单元的电源端；

对应ABC相的功率子单元的第一端分别连接对应的单相母线；第二端相连接构成中性点；

所述接地子单元的第一端连接所述中性点，第二端接地。

3.根据权利要求2所述的前端供电多电平有源补偿装置，其特征在于，所述功率子单元由至少两个功率模块构成，所述至少两个功率模块串联；所述接地子单元为断路器或固态开关。

4.根据权利要求3所述的前端供电多电平有源补偿装置，其特征在于，所述供电子单元为移相变压器；所述移相变压器包括至少一个原边绕组和多个副边绕组，且所述多个副边绕组的数量不少于所述功率子单元与所述接地子单元中功率模块的数量之和；

所述原边绕组连接所述配电网母线，所述副边绕组一一连接功率模块。

5.根据权利要求3或4所述的前端供电多电平有源补偿装置，其特征在于，所述功率模块包括4个开关器件和电容构成的H桥，以及6个二极管构成的三相整流桥；

第一二极管的负极连接电容的正极，正极连接第二二极管的负极且形成第一电源端，所述第二二极管的正极连接所述电容的负极；

第三二极管的负极连接所述电容的正极，正极连接第四二极管的负极且形成第二电源端，所述第四二极管的正极连接所述电容的负极；

第五二极管的负极连接所述电容的正极，正极连接第六二极管的负极且形成第三电源端，所述第六二极管的正极连接所述电容的负极；

所述第一电源端、所述第二电源端和所述第三电源端分别连接到对应副边绕组的ABC相输出端；

第一开关器件的第一端连接电容的正极，第二端连接第三开关器件的第一端，所述第三开关器件的第二端连接所述电容的负极；

第二开关器件的第一端连接电容的正极，第二端连接第四开关器件的第一端，所述第四开关器件的第二端连接所述电容的负极。

当所述功率子单元由至少两个功率模块构成时，所述H桥中第一开关器件与第三开关器件的第一端连接对应的单相母线或者上一级功率模块中第二开关器件与第四开关器件的第二端，所述H桥中第二开关器件与第四开关器件连接下一级功率模块的第一开关器件与第三开关器件的第一端或者地。

6.根据权利要求5所述的前端供电多电平有源补偿装置，其特征在于，串联的功率模块的数量与线电压的关系为：

U_AB,BC,CA＝V_H×N；

其中，U_AB,BC,CA表示线电压，V_H表示H桥额定输出，N表示功率子单元中H桥的数量。

7.一种用于如权利要求1～6任一项所述的前端供电多电平有源补偿装置的控制方法，其特征在于，包括：

生成注入控制信号使所述补偿单元向配电网母线注入零序电流，根据零序电压与零序电流获取所述配电网的对地电容与泄漏电阻；

获取所述配电网的零序电压，若所述零序电压超过零序电压预设值时则判定发生单相接地故障；

根据所述零序电压与所述对地电容及泄露电阻计算补偿电流的幅值和相位，以使所述补偿单元将补偿电流注入到发生单相接地故障的配电网。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，在生成注入控制信号之前还包括：

生成第一接地控制信号使补偿单元接地。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述补偿电流为对地容性电流和泄露电流。