[发明专利]优化级联式电能质量治理装置的输出电压波形质量的方法

说明书

本发明公开了优化级联式电能质量治理装置的输出电压波形质量的方法，具体为：通过预设装置输出电压波形质量优化阈值，然后将获取的装置当前运行信息与所述预设阈值进行比较，所述装置当前运行信息包括装置输出电流有效值、装置输出电压谐波含量、级联单元直流母线电压、级联单元滤波后直流母线电压、级联单元DC/DC变换器电流、级联单元滤波后储能系统端电压、储能系统控制信号标志位信息，根据比较结果计算生成装置级联单元DC/DC变换器控制信号，从而调节装置级联单元直流侧储能系统的工作状态，减小装置级联单元直流侧电压纹波，改善装置输出电压的波形质量。

技术领域

本发明涉及电力电子装置的控制技术领域，尤其涉及优化级联式电能质量治理装置的输出电压波形质量的方法。

背景技术

近年来，国家大力推进智能电网和泛在电力物联网建设，对电网安全稳定性、智能互动性等方面提出了高度要求。配电网作为公司直接面向客户的最后一道关口，其可靠性、智能化发展水平直接决定了客户用能的获得感。然而，目前电网配网架构较为薄弱、设备配置水平普遍不高，对于配变智能终端、故障指示器、监测传感器等装置获取的大量潜在价值数据难以进行有效应用。因此，用户侧故障失电、低电压、谐波污染、三相不平衡等问题始终难以根除。特别是在城市供电区域，以及医疗、科研、教育、政府机关等敏感用电领域，上述问题带来的影响越来越大。用户对实现多类型电能质量综合治理的需求日趋强烈，因此安装电能质量治理装置是提高电力系统稳定运行能力的重要手段。

一般的，通过在系统电源和敏感负荷之间串联可控电压源，从而在电源电压中断和电能质量不满足国标的情况下，向敏感负荷提供理想的正弦电压，最终实现对负荷供电电压的综合治理。基于H桥级联型多电平变换器是由基本功率单元模块直接串联叠加而成的一种级联式电路拓扑结构，因具有效率高、响应快、模块化，易于扩展、冗余控制等优点，正在电能质量治理方面得到广泛应用，如中国实用新型专利CN 209016707 U提出的一种中压大容量电能质量治理装置。

但是在实际的级联式电能质量治理装置系统中，受输入二极管整流、输出基波及谐波电流影响，功率单元的直流电压会出现2倍频、6倍频以及少量6n次(n为正整数)脉动。例如，对于有电容滤波的三相二极管整流电路，当空载时，直流电压为输入线电压峰值1.414Uin；当负载较重时，直流电压约为1.35Uin；而实际电压在1.35Uin～1.414Uin之间以6倍频进行脉动。根据H桥PWM(Pulse width modulation，脉冲宽度调制)原理，有输出电压表达式

其中，U_d是直流电压，m是调制度，sin(ωt+α)是调制波。当U_d不再是恒定值，而是含有6倍频脉动分量时，假定表达式为U_d＝U_d0+U_d6sin(6ωt+β)，则可推导得到此工况下输出电压表达式为

可见输出电压中新增5、7次谐波电压。更一般地，直流电压上的n倍频脉动分量又将通过PWM逆变输出映射到输出波形中，产生n±1(n为正整数)次谐波电压，进一步恶化装置输出波形质量，形成输出电压谐波的二次叠加。

因此如何优化提高级联式电能质量治理装置的输出电压波形质量，并在保证装置单元直流电压稳定的情况下，降低直流电容器的容值，进而减小电容器体积、成本，对于级联式电能质量治理装置的安全稳定运行显得尤为重要。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了优化级联式电能质量治理装置的输出电压波形质量的方法，通过补偿电能质量治理装置中级联单元的直流侧电压纹波，从而优化电能质量治理装置输出电压波形质量。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

优化级联式电能质量治理装置的输出电压波形质量的方法，其特征在于，包括以下步骤：