[发明专利]有限容量的三相四桥臂变流器不平衡灵活补偿方法及装置

说明书

本发明公开了一种有限容量的三相四桥臂变流器不平衡灵活补偿方法及装置，方法包括：根据系统三相相电压检测系统相电压相角；检测三相四桥臂变流器的不平衡负载电流及中线电流的工频负序分量有效值、负序相角以及工频零序分量的有效值、零序相角，并获取不平衡负载电流及中线电流工频零序分量相角和工频负序分量相角的夹角；获取在多种不平衡补偿目标对应的补偿电流边界值，并令三相四桥臂电压源变流器的额定电流有效值为不平衡灵活补偿策略的容量限幅值，根据补偿需求计算零序电流和负序电流指令系数，以得到零序电流和负序电流补偿量并进行补偿。该方法可以有效避免补偿装置过流，实现对不平衡电流中负序与零序分量的选择性补偿。

技术领域

本发明涉及电力电子和柔性交流输配电技术领域，特别涉及用于配、用电系统的新能源发电或电能质量治理装置，尤其涉及一种有限容量的三相四桥臂变流器不平衡灵活补偿方法及装置。

背景技术

低压配电系统中普遍采用三相四线制供电方式，并存在大量相间不平衡负载和单相负载，如商厦和楼宇中普遍使用的计算机、复印机、照明设备、变频空调等，以及工业生产中广泛应用的电弧炉、电焊机等。不平衡负载与单相负载的普遍使用将在低压配电系统中产生大量的不平衡电流，引起三相电压不平衡。不平衡电流可分解为负序分量和零序分量。其中，负序分量会降低配电变压器出力，造成配电变压器单相过载，降低电动机运行效率；零序分量会使中性线有电流通过，造成中性线电流损耗，并引起中性点漂移，使整个系统的负载无法正常工作。因此，相关标准对配电系统不平衡电流大小做出了规定，如：Q/GDW1519-2014《配电网运维规程》及DL/T 1102-2009《配电变压器运行规程》规定，Y/yn0接线的配电变压器运行时的三相电流不平衡度应小于15％，变压器中线电流不能超过变压器额定电流的25％；Dyn11接线的配电变压器运行时的三相电流不平衡度应小于25％，变压器中线电流不能超过变压器额定电流的40％。

由于配电系统用户负载呈随机性波动，仅通过电力部门的规划和管理，对不平衡的抑制效果十分有限。利用配电系统柔性交流配电(Distributed Flexible ACTransmission System，D-FACTS)技术，可对负载不平衡问题进行有效地控制，如：以配电网静止同步补偿器(Distribution-Level Static Reactive Compensator，电压源变流器)或有源滤波器(Active Power Filter，APF)等为代表的电压源变流器，既可对配电系统进行动态无功补偿和谐波治理，又能有效解决负载不平衡问题。不过在实际应用中，电压源变流器等电压源变流器设备单位容量的成本较高，完全补偿所有电能质量目标通常造价过高；若基于经济性考虑配置有限的设备容量，当补偿目标潮流超出变流器额定容量时，一旦控制不当触发保护脉冲封锁并退出补偿，则补偿效果将大打折扣。因此，需考虑电压源变流器在额定容量有限的条件下的不平衡补偿策略，使得电压源变流器既不会因为补偿过流而退出，又能最大限度利用电压源变流器设备容量。

目前，围绕如何避免补偿设备过流和提高治理设备利用率，提出了多种有限容量下的多目标补偿控制算法，主要包括直接限流保护和选择性补偿两大类。其中，直接限流保护方案通过直接限制补偿装置参考电流在额定电流以下，来达到限流目的；选择性补偿方案则是通过选择性补偿某些分量来限制参考电流。

针对直接限流保护方案，两种具体实现方式为：截断限流保护和比例限流保护。但是，直接限流保护方案下，各补偿目标之间未进行解耦，不能区分补偿目标的优先级，灵活选择补偿目标和相应权重。

针对选择性补偿方案，现有方案主要是针对无功、负序、谐波各补偿分量的选择性补偿，未对三相四线制系统中负序分量和零序分量进行解耦，无法对负序分量和零序分量选择性补偿。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。