[发明专利]一种削峰填谷与电能质量综合治理系统及其工作方法

摘要

一种削峰填谷与电能质量综合治理系统，其特征在于它包括三相逆变器模块INV1、三相逆变器模块INV2、直流支撑电容、双向晶闸管模块、控制器I、控制器II、变压器T2、直流母线、直流‑直流变换器和蓄电池；其工作方法包括系统电源AC电压正常和异常两种工作模式；其优越性：响应速度快、待机效率高、工作稳定，而且结构简单，产品成本低，便于维护，易于操作，性价比较高；具有不间断电源功能、谐波补偿功能、无功补偿功能和三相不平衡补偿功能；节省用电成本，提高企业经济效益。

主权项

1.一种削峰填谷与电能质量综合治理装置，包括电网、变压器T1、重要负荷M2、电压互感器PT1、电流互感器CT1、电压互感器PT2和电流互感器CT2，其特征在于它包括三相逆变器模块INV1、三相逆变器模块INV2、直流支撑电容、双向晶闸管模块、控制器I、控制器II、变压器T2、直流母线、直流‑直流变换器和蓄电池组；其中，所述三相逆变器模块INV1与三相逆变器模块INV2呈直流侧“背靠背”连接方式；所述直流支撑电容并联在三相逆变器模块INV1与三相逆变器模块INV2的直流侧之间；所述的双向晶闸管模块的输入端与电网内变压器T1的低压侧连接，其输出端与重要负荷M2相连；所述控制器I的输入端通过电压互感器PT1采集双向晶闸管模块的输入端的电压采样信号，通过电流互感器CT1采集三相逆变器模块INV1的交流侧的电流采样信号，同时通过电压互感器PT2采集三相逆变器模块INV1交流侧的电压采样信号，通过电流互感器CT2采集三相逆变器模块INV2交流侧的电流采样信号；所述控制器I的输出端分别与双向晶闸管模块、三相逆变器模块INV1与三相逆变器模块INV2的输入端连接；所述控制器II的输入端采集直流母线上的电压采样信号，其输出端与直流‑直流变换器的输入端连接；所述变压器T2的高压侧与电网电源AC连接，其低压侧与逆变器INV2的交流侧连接；所述直流母线与三相逆变器模块INV1与三相逆变器模块INV2的直流侧连接，同时与直流‑直流变换器的网侧连接；所述蓄电池组连接在直流‑直流变换器的元器件侧；所述控制器I通过电压互感器PT1检测电网电压，当电压正常时，三相逆变器模块INV1通过电流互感器CT1工作在无功补偿与有源滤波模式下；当电压异常时，控制器I关断双向晶闸管模块，并控制三相逆变器模块INV1通过电压互感器PT2切换为电压源模式；当电压恢复正常时，控制器I则再次触发导通双向晶闸管模块，此时，三相逆变器模块INV1则切换为无功补偿与有源滤波模式；当电网电价处于峰值时，控制器I将控制三相逆变器模块INV2通过电流互感器CT2工作在电流源放电模式，当电网电价处于谷值时，三相逆变器模块INV2工作在电流源充电模式；当三相逆变器模块INV2工作在可控整流模式时，为蓄电池的充电电路直流‑直流变换器提供能量，控制器II通过采集蓄电池电压Vb1…Vbn和控制输出K3…Kn控制直流‑直流变换器为蓄电池充电；当三相逆变器模块INV2工作在逆变模式时，通过蓄电池的放电电路直流‑直流变换器将蓄电池存储能量放出为负荷提供能量，以减少电网电源AC的用电量，控制器II通过采集直流母线电压Vdc和控制输出K3…Kn控制直流‑直流变换器为蓄电池放电；所述削峰填谷与电能质量综合治理装置的工作方法包括以下步骤：(1)当电网电源AC正常时，三相逆变器模块INV1和三相逆变器模块INV2工作在电流源模式下，此时，控制器I输出SCR触发双向晶闸管模块导通；一般负荷M1由电网电源AC通过变压器T1直接供电，对于重要负荷M2，则通过电网电源AC、变压器T1和双向晶闸管模块供电；(2)三相逆变器模块INV1启动功能为有源滤波、无功补偿、三相不平衡补偿功能；若此时当前电价处于低谷，则三相逆变器模块INV2工作在可控整流模式下，并为蓄电池充电；若当前电价处于峰值时，三相逆变器模块INV2则工作在逆变模式下，此时则由蓄电池释放其存储能量，为一般负荷M1和重要负荷M2提供能量，以减少电网电源AC用电量；(3)所述控制器I通过电流互感器CT1和电流互感器CT2采集三相逆变器模块INV1和三相逆变器模块INV2的输出电流，以实现对逆变器电流的跟踪控制；所述控制器II则通过对直流‑直流变换器的控制实现对蓄电池的充放电控制；(4)当电网中发生电压故障时，控制器I则通过电压传感器PT1检测判断出电压故障后，此时，三相逆变器模块INV1立即停止电流源工作模式，并通过反压脉冲方法或负荷电流转移方法实现对双向晶闸管模块的有效关断，所述三相逆变器模块INV1的工作状态由电流源模式切换到电压源模式；(5)所述控制器I通过电压传感器PT2即可实现三相逆变器模块INV1的输出电压闭环控制，以确保重要负荷M2保持正常工作；(6)蓄电池组通过直流‑直流变换器向三相逆变器模块INV1交流输出端提供能量，此时，三相逆变器模块INV1则作为电压源以维持重要负荷M2的正常工作；且三相逆变器模块INV2停止工作；(7)当电网电源AC恢复正常后，三相逆变器模块INV1则退出电压源工作模式并再次启动电流源工作模式，双向晶闸管模块将再次被导通，以维持负荷的正常工作，且此时三相逆变器模块INV2也又一次启动工作。