[发明专利]一种基于统一电能质量控制器的电压跌落补偿装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于统一电能质量控制器的电压跌落补偿装置及其方法。该装置通过在系统电源与负荷之间安装统一电能质量控制器调节负载电压，在电网出现电压跌落时，通过统一电能质量控制器瞬时补偿电压。本发明可以解决工业用电普遍存在的电压暂降问题，有效保证敏感性负载用电可靠性，解决传统电压暂降补偿设备治理电压频繁跌落效率低，维护困难等问题，无需储能元件，特别适用于频繁电压跌落的场合；此种拓扑补偿无需做到全功率，特别适用于大容量系统场合，采用回馈能量的控制方式能够减少能耗、节约安装空间和降低设备运行成本，具有很好的经济效益。

技术领域

本发明涉及配电网领域，具体涉及一种基于统一电能质量控制器的电压跌落补偿装置及方法。

背景技术

电压跌落是工业领域最常见的电能问题，主因是系统故障或系统内部倒闸操作等，持续时间约为5～30个周波，对敏感性负荷影响严重，设备因供电电压扰动而停机，造成严重的停机和停产损失。。

国内多采用动态调压器方案治理电压跌落，主要原理是利用超级电容等元件存储能量，全功率逆变器输出电压，通过快切开关切换主回路电源至逆变器。此种必须按负载的全容量配置电力电子器件和储能元件；补偿时间受限储能元件，一般只能持续0.5S～10S；对于频繁的电压跌落，不得不频繁投切，治理效率不高；另外超级电容储能元件，长时间充放电后，有可能出现均压问题。

统一电能质量控制器，将并联有源滤波和串联式调节器进行组合，综合电流补偿和电压补偿功能的优点。利用统一电能质量调节器作为控制机构，无需储能元件，特别适用于频繁电压暂降的场合；此种拓扑补偿无需做到全功率，特别适用于大容量系统场合。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种基于统一电能质量控制器的电压跌落补偿装置，该装置通过在系统电源与负荷之间安装统一电能质量控制器调节负载电压，在电网出现电压跌落时，通过统一电能质量控制器瞬时补偿电压。

优选的，所述统一电能质量控制器包括串联式隔离变压器，并联侧整流器与串联侧逆变器；串联式隔离变压器的副边接到配电变压器输出和负载之间，串联侧逆变器接到串联式隔离变压器原边，所述并联侧整流器并联负载侧线路。

优选的，所述并联侧整流器和串联侧逆变器均采用一字三电平结构，并联侧整流器为中性线引出的三相四线结构，串联侧逆变器为三相三线结构。

所述并联侧整流器主要作用在于稳定直流电压，从电网回馈或吸收能量；所述串联侧逆变器主要作用是根据给定逆变电压；所述串联式隔离变压器作用是将串联侧逆变器逆变电压叠加至电网相电压上。

为解决上述问题，本发明还提供一种基于统一电能质量控制器的电压跌落补偿方法，该方法通过在配电变压器输出端和负载之间安装设备，检测和补偿电压跌落。其特征在于，所述方法是通过统一电能质量控制器来实现的，并联侧整流器用于稳定直流电压；串联侧逆变器主要作用是根据给定逆变电压；串联式隔离变压器作用是将串联侧逆变器逆变电压叠加至电网相电压上。所述的电压跌落检测方法，利用二阶广义积分方法配合瞬时功率计算方法精确检测电压跌落事件；所述的电压跌落补偿方法，通过二阶广义积分和瞬时功率方法计算串联侧输出幅值，将串联侧逆变器逆变电压通过串联式隔离变压器叠加至电网相电压上。

优选的，通过二阶广义积分方法配合瞬时功率计算方法精确检测电压跌落事件，具体包括以下步骤：

(1)三相电压首先经过clark变换得出U_α、U_β作为输入量；

(2)通过广义二阶积分法得到正序分量U_{α_pos}、U_{β_pos}，和负序分量U_{α_neg}、U_{β_neg}；