[发明专利]一种感应混合型统一电能质量控制器及其控制方法

说明书

本发明公开了一种感应混合型统一电能质量控制器及其控制方法，电能质量控制器包括串联变压器(2)、感应滤波变压器(3)、并联补偿单元(5)、串联补偿单元(6)和直流侧电容(7)；所述的串联变压器的一次绕组串接在电网和感应滤波变压器的一次绕组之间，二次绕组与串联补偿单元连接；所述的感应滤波变压器的网侧绕组采用YYD接线方式，所述的串联补偿单元包括LC滤波支路和NPC型三电平PWM变流器；所述的并联补偿单元包括双调谐滤波支路和NPC型三电平PWM变流器。本发明将感应滤波技术与电力电子装置结合，一方面能有效减少谐波污染，另一方面装置通过感应滤波变压器接入系统实现了电气隔离，提高了安全性和可靠性。

技术领域

本发明涉及一种感应混合型统一电能质量控制器及其控制方法。

背景技术

近年来，基于数字控制系统的电力电子设备(如大功率整流器、变频调速器、自动化生产线)应用日益广泛，这些设备的大规模应用一方面产生大量谐波干扰，致使供电质量下降；另一方面，自动化精密设备等负荷对电能质量要求高，几个周波的电压暂降都会导致用电设备停运，从而使企业遭受巨大的经济损失。目前，谐波污染和电压暂降等电能质量问题日益突出，改善电能质量迫在眉睫。

统一电能质量控制器(UPQC)是解决电能质量综合问题的有力方式，其由串联补偿单元和并联补偿单元构成。串联部分用来解决电压的电能质量问题，并联部分用来解决电流的电能质量问题。通过对UPQC进行多目标控制，可以实现谐波及无功的动态补偿、电压谐波及暂降的动态治理，具有较高的性价比。现有的UPQC可以安装在低压侧进行分散治理，也可以安装在中压侧对低压和中压负载进行集中治理。相比于分散治理，集中治理更加可行也更具经济性。然而，目前安装在中压侧的UPQC变流器容量相对较大导致设备成本较高，同时安装在中压侧的UPQC无法阻止谐波流经降压变压器，导致变压器内部产生谐波磁通，增大变压器损耗，不利于其推广应用。

近年来，一种基于变压器电磁感应原理的谐波抑制技术——感应滤波技术被相关学者提出。该技术在变压器中集成滤波绕组，通过滤波绕组的零阻抗设计，来抑制谐波电流及谐波磁通。该方法在变压器二次侧实现了谐波的就近抑制，有效缩短了谐波流通路径，同时其能降低变压器内部的谐波磁通，减少了谐波对变压器造成的损耗，是解决大功率整流系统谐波污染的有效方法。但是，该方法不能实现谐波动态抑制，可控性低，无法对电能质量综合问题实现灵活治理。

为达到降低UPQC变流器容量和降低变压器谐波磁通的目的，因此，有必要设计一种感应混合型统一电能质量控制器及其控制方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种感应混合型统一电能质量控制器及其控制方法，该感应混合型统一电能质量控制器及其控制方法，能减小谐波对变压器的损害，降低变流器容量，提高装置安全性和可靠性，使控制器能够在中压场合得到更好的应用。

发明的技术解决方案如下：

一种感应混合型统一电能质量控制器，包括串联变压器(2)、感应滤波变压器(3)、并联补偿单元(5)、串联补偿单元(6)和直流侧电容(7)；

所述的串联变压器的一次绕组串接在电网和感应滤波变压器的一次绕组之间，二次绕组与串联补偿单元连接；

所述的感应滤波变压器的网侧绕组采用YYD接线方式，一次侧绕组采取星形接法通过串联变压器与电网连接；二次侧绕组采取星形接法与负载相连；滤波绕组接成三角形与并联补偿单元相连；

所述的串联补偿单元包括LC滤波支路和NPC型三电平PWM变流器；

所述的并联补偿单元包括双调谐滤波支路和NPC型三电平PWM变流器；所述的双调谐滤波器谐振频率设定在6次及12次谐波；

串联补偿单元的NPC型三电平PWM变流器和并联补偿单元的NPC型三电平PWM变流器的直流侧均与所述的直流侧电容相连。

并联补偿单元的参考电流满足：