[发明专利]一种配电网电压暂降实时在线式综合补偿装置及其方法

权利要求书

1.一种配电网电压暂降实时在线式综合补偿装置，其特征在于，该装置包括串联变换器单元(SSC)、并联变换器单元(PSC)、直流侧储能单元和注入式串联变压器，所述补偿装置串联在系统电源与敏感负荷之间；

其中，所述串联变换器单元(SSC)通过注入式串联变压器来实时产生电网电压波动包括电压暂降时的补偿电压，保证敏感负荷供电端的电压稳定；并联变换器单元(PSC)主要维持串联变换器单元(SSC)和并联变换器单元(PSC)公共直流母排电压的稳定，并同时提供负荷端无功电流、谐波电流的补偿功能；

直流侧储能单元提供电网电压深度暂降时的能量补偿；

在电网出现频繁轻度暂降时，串联变换器单元(SSC)通过注入式串联变压器来实时补偿电压，从电网获取能量，不需要从直流侧储能单元获取能量；

当三相电源系统发生电压深度跌落时，从直流侧储能单元获取能量快速逆变电压，精确快速补偿电压；

所述注入式串联变压器的副边串联于配电变压器输出和负载之间，所述串联变换器单元接到注入式串联变压器原边，所述并联变换器单元(PSC)与负载侧并联或与电网侧并联；

其中，所述综合补偿装置采用如下方式实现电压暂降补偿：

(1)通过广义二阶积分法提取基波电压

广义二阶积分法具体公式如下：

式中：v是输入信号，v'是输出信号，H_d(s)为带通滤波器传递函数，H_q(s)为低通滤波器传递函数，ω为滤波器中心角频率，k为阻尼比；

当输入电压信号角频率与滤波器中心角频率一致时，输入信号v经过H_d(s)，得到角频率为ω的输出信号v'，从而实现基波电压提取；

(2)通过锁相环PLL和基波电压u_s得到电网电压的相位θ_s，通过对基波锁相可以消除电压暂降或畸变相关干扰，得到精确锁相角度；

(3)通过比对电网实际电压和基波电压确定电压波动差值，根据相位θ_s确定阈值系数，根据电压差值是否超过设定阈值，触发电压突变事件；

(4)并联变换器单元控制方式如下：

利用相位θ_s将并联侧三相电流I_abc变换到dq轴上，分别为I_d和I_q；直流电压的给定值为和实际电压U_dc比较之后，通过PI控制器得到d轴的电流给定，q轴的电流给定为0；d轴、q轴电流给定和实际正序电流I_d、I_q比较，通过PI控制器再加上相关耦合项之后得到了并联变换器单元输出的d轴和q轴电压；并联侧变换器输出电压的给定值经过矢量SPWM调理之后，控制并联变换器单元的IGBT实现了闭环控制；

(5)串联变换器单元控制方式如下：

利用电网实际电压和基波电压差值作为串联侧相电压补偿量给定值，和实际串联变换器单元输出电压U_a、U_b、U_c比较，通过PI控制器得到了串联变换器单元输出A相B相C相电压，输出电压的给定值经过SPWM调理之后直接控制串联变换器单元的IGBT生成电压波形，经过注入式串联变压器形成叠加电压，实现闭环调压；

其中，如需进行深度补偿，所述补偿装置的四象限变流器执行如下步骤：

1)广义二阶积分法求取锁相角度和电压暂降触发事件，具体方法同上述步骤(1)-(3)；

2)直流侧储能单元通过晶闸管快速投入，串联变换器单元的IGBT全部关断状态；

3)利用相位θ_s将并联变换器单元输出侧三相电压U_abc、三相电流I_abc变换到dq轴上，分别为U_d U_q和I_d I_q；逆变电压的给定值为和实际电压U_d U_q比较之后到了d轴q轴的电流给定，一般设置为0；d轴、q轴电流给定和实际正序电流I_d、I_q比较，通过PI控制器再加上相关耦合项之后得到了并联变换器单元输出的d轴和q轴电压；并联变换器单元输出电压的给定值经过矢量SPWM调理之后，控制并联变换器单元的IGBT生成电压波形实现闭环控制。