[发明专利]一种具有光储单元的统一电能质量控制器及其控制方法

说明书

本发明公开了一种具有光储单元的统一电能质量控制器及其控制方法，其特征是，包括用于电压质量问题治理的靠近变电站电源侧的串联单元、用于电流质量问题治理和光伏并网的靠近负载侧的并联单元、用于维持电压稳定的直流侧电容和直流单元以及处理器单元。优点：1)可有效解决电网末梢光伏并网造成的电能质量严重恶化的问题，同时由于加入了光伏阵列和储能电池使UPQC具备了一定的不间断电源能力，提升电网的电能质量和供电可靠性；2)融合了UPQC和光伏逆变器，显著了降低了设备成本，降低设备检修难度；3)使光伏并网功率稳定，不再随光照强度变化而时刻变化，减小电网双向潮流的可能，有利于电网稳定运行。

技术领域

本发明涉及一种具有光储单元的统一电能质量控制器(Unified Power QualityController,UPQC)及其控制方法，属于电力设备技术领域。

背景技术

光伏发电因为其环境友好、可再生等优势成为当今及未来发电的发展方向之一。为了合理分配电能，光伏并网是主要的解决途径。然而因为太阳能的特点而使光伏发电出力具有很强的随机性和波动性，进而影响电网中的潮流方向。大量光伏接入将引起更严重的反向潮流，光伏电流通过馈线阻抗产生的压降将使负荷侧电压比变电站侧高，可能使得负荷侧电压越限。另外，光伏输出电流的变化也会引起电压波动，而同一区域的光伏阵列发电功率受光照变化的影响具有一致性，这将加剧电压的波动。

目前光伏并网主要是通过逆变器与电网连接，并网逆变器是典型的非线性电力电子装置。且光伏并网一般采取纯有功功率并网，即功率因数为1，不具备无功调节能力。光伏并网逆变器及其控制策略会在逆变器非额定功率下向电网注入大量谐波电流和消耗无功功率。

特别是光伏并网在电网末梢时，上述情况更加严重。目前，相应的解决方案主要有动态电压恢复器(DVR)，有源电力滤波器(APF)，静止无功补偿发生器(SVG)等，但由于这些设备功能单一，为了降低成本和实现功能集成化，UPQC作为综合型电能质量治理装置成为了一项很有应用前景的电力电子装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种具有光储单元的统一电能质量控制器及其控制方法，融合了传统的光伏并网逆变器和电能质量治理装置及无功补偿装置，可有效解决电网末梢光伏并网带来的电能质量问题，且显著的降低了设备成本，有利于电网的稳定。

为解决上述技术问题，本发明提供一种具有光储单元的统一电能质量控制器，其特征是，包括用于电压质量问题(电压跌落、闪变、不对称、畸变等)治理的靠近变电站电源侧的串联单元、用于电流质量问题(电流谐波、无功电流、不对称电流)治理和光伏并网的靠近负载侧的并联单元、用于维持直流侧电压稳定的直流侧电容和直流单元；

所述串联单元包括第一换流器和三个相同的输出LC滤波器，所述第一换流器包括六个开关管T₁₁～T₁₆，两两为一组，每组的两个开关管串联，每组之间相互并联，三相电源的每一相对应连接一个输出LC滤波器，所述输出LC滤波器包括电感L_sr和电容C_sr，三相电源的任意一相分别连接其对应的输出LC滤波器的电感L_sr和电容C_sr的一端，电感L_sr的另一端连接到其中一组开关管中的两个开关管连接点，且每相通过电感L_sr不重复连接到同一组开关管，电容C_sr的另一端连接到负载；

所述并联单元包括第二换流器和三个相同的输出LC滤波器，所述第二换流器包括六个开关管T₂₁～T₂₆，两两为一组，每组的两个开关管串联，每组之间相互并联，所述输人LC滤波器包括一个电感L_sh，每个电感L_sh的一端对应连接三相电源中的一相，另一端连接到第二换流器其中一组开关管中的两个开关管连接点，且每相通过电感L_sr不重复连接到同一组开关管；