[实用新型]一种基于DC-DC隔离的统一电能质量调节器

说明书

本实用新型公开了一种基于DC‑DC隔离的统一电能质量调节器，包括并联变流器、3个高频模块组成的串联变流器、1个光伏设备和1个储能设备；其中，光伏设备的输入端连接光伏电池阵列，输出连接公共直流母线；所述储能设备的输入连接蓄电池的正负极，输出连接公共直流母线；所述串联变流器输入为公共直流母线，输出串联于电网侧节点和负载侧节点之间；所述公共直流母线连接至并联变流器的直流端口，并联变流器的交流端口连接电网节点；本实用新型利用高频隔离的DC‑DC变换器提升装置的功率密度和实现串并联侧直流解耦，提高UPQC系统的整体补偿效果，提升补偿装置的利用率。

技术领域

本实用新型涉及一种基于DC-DC隔离的统一电能质量调节器，属于变流器技术领域。

背景技术

在能源互联网的大背景下，新能源和电力电子设备迎来了新的发展契机，譬如多数省市均将光伏和电动汽车列为未来发展的重要部分，但光伏间歇性特点和电动汽车冲击性充电特性给配电网的电能质量带来了极大的挑战，特别是大幅度的电压跌落给电力用户造成的损失越来越大。常规的APF等并联型设备可以治理电流谐波，但对电压谐波和波动的补偿效果不佳，特别是对深度电压跌落的补偿往往不能起到效果，导致敏感负荷较大的损失，因此，有必要研究配电网电压和电流电能质量综合治理方案。常规统一电能质量调节器(United Power Quality Conditioner，UPQC)采用两个在直流侧互联且分别并联和串联于配电网的逆变器，可同时实现电压质量和电流谐波的综合治理，但其使用工频变压器隔离补偿系统电压骤升骤降，体积较大，且效率较低。常规UPQC由并联吸收电网功率提供直流电能，与串联逆变器在直流侧互联，在电压深度跌落时，串、并联变流器之间存在强耦合关系，增加了控制的难度，并降低了直流母线和控制的稳定性。此外，配电网的短路故障较多，目前还未有有效的处理手段，短路限流器(FCL)是一种有巨大潜力的设备，但如果单独设置该设备，不仅成本较高，且利用率低。目前的研究表明，UPQC可以统一处理电能质量、故障限流，还能实现一定的潮流控制，潜力巨大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种基于DC-DC隔离的统一电能质量调节器，通过光伏和储能装置协调控制并联和串联接入电网的能量，实现串、并联变流器之间弱耦合关联，实时补偿横纵轴电压分量和谐波分量，实现能量并网、电压和电流电能质量综合治理，延长电压跌落的补偿时间。同时，利用高频隔离的DC-DC变换器提升装置的功率密度和实现串并联侧直流解耦，通过串联侧三相独立的电容器进一步延长电压跌落的补偿时间，提高UPQC系统的整体补偿效果，提升补偿装置的利用率。最后，优化光储系统的并网功率，实现对配电网潮流的优化控制，提高配电网运行效率和稳定性。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种基于DC-DC隔离的统一电能质量调节器，包括并联变流器、串联变流器、1个光伏设备和1个储能设备；

所述光伏设备的输入端连接光伏电池阵列，输出端连接公共直流母线节点P2和N2；

所述储能设备的输入端连接蓄电池的正负极，输出端连接公共直流母线节点P2和N2；

所述串联变流器的输入端连接公共直流母线节点P2和N2，三相输出端分别串联于电网节点和负载侧节点之间；

所述并联变流器的直流端口连接至公共直流母线节点P2和N2，所述并联变流器的交流端口连接至电网节点A1、B1、C1；

所述并联变流器由6只IGBT管、直流电容器和3个滤波电感搭建而成；

所述串联变流器由3个完全相同的高频模块组成，每个高频模块均由2个半桥、1个H桥、隔离变压器以及逆变侧LC滤波器构成，其中2个半桥和隔离变压器组成DC-DC变换器，1个H桥和逆变侧LC滤波器组成单相逆变器；

所述高频模块中，每个半桥由2只MOSFET管和2只电容器组成，所述H桥由4只MOSFET管搭建而成。