一種統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置，包括DVR變流器、第一及第二APF變流器、第一及第二直流儲(chǔ)能電容、變壓器、第一及第二電抗器和網(wǎng)絡(luò)控制器；DVR變流器、第一直流儲(chǔ)能電容及APF變流器并聯(lián)形成用于電壓補(bǔ)償?shù)牡谝谎a(bǔ)償回路；DVR變流器、第二直流儲(chǔ)能電容及第二APF變流器并聯(lián)形成用于諧波處理和無功補(bǔ)償?shù)牡诙a(bǔ)償回路；網(wǎng)絡(luò)控制器用于實(shí)現(xiàn)控制第一補(bǔ)償回路的電壓補(bǔ)償及控制第二補(bǔ)償回路的諧波處理和無功補(bǔ)償。實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例，能夠在電網(wǎng)出現(xiàn)電壓跌落時(shí)，穩(wěn)定直流電容來補(bǔ)償電壓跌落，同時(shí)及時(shí)進(jìn)行諧波處理和無功補(bǔ)償。
【專利說明】一種統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置及方法。

【背景技術(shù)】
[0002]UPQC (Unified Power Quality Condit1ner,統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置)通常由串聯(lián)型電壓源變流器和并聯(lián)型電壓源變流器通過公共直流母線結(jié)合而成，其安裝在用戶側(cè)的諧波負(fù)載附近，可以同時(shí)對(duì)電壓和電流進(jìn)行補(bǔ)償。串聯(lián)型電壓源變流器起到DVR (DynamicVoltage Restorer，動(dòng)態(tài)電壓補(bǔ)償器)的作用，可抑制電壓波動(dòng)，補(bǔ)償電源電壓諧波，消除配電系統(tǒng)中經(jīng)常發(fā)生的電壓暫升或電壓暫降問題，提高裝置的阻尼。并聯(lián)型電壓源變流器起到APF (Active Power Filter,有源電力濾波器)的作用,可濾除負(fù)載諧波電流,補(bǔ)償負(fù)載無功功率。
[0003]如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)中UPQC結(jié)合了 DVR和APF的變流器結(jié)構(gòu)，DVR變流器Dl*和APF變流器Fl*共用一個(gè)直流儲(chǔ)能環(huán)節(jié)Cl*，DVR變流器Dl*經(jīng)串聯(lián)變壓器Tl*接于電網(wǎng)系統(tǒng)偵牝具有維持連接點(diǎn)處電壓、補(bǔ)償電壓閃變和不對(duì)稱的功能，APF變流器Fl*經(jīng)串聯(lián)電抗器LI*接于負(fù)載側(cè)，主要用于補(bǔ)償諧波和無功電流，同時(shí)維持DVR變流器Dl*和APF變流器Fl*之間的直流電壓恒定。其中，DVR變流器Dl*和APF變流器Fl*均為雙向PWM(Pulse-WidthModulat1n，脈沖寬度調(diào)制)變流器，既可以工作在整流狀態(tài)，也可以工作在逆變狀態(tài)；DVR變流器Dl*經(jīng)串聯(lián)變壓器Tl*輸出基波正序補(bǔ)償電壓，向電網(wǎng)注入功率，同時(shí)也可以輸出諧波補(bǔ)償電壓；APF變流器Fl*向電網(wǎng)注入諧波補(bǔ)償，同時(shí)可以輸出無功電流。
[0004]UPQC工作過程中，需要協(xié)調(diào)DVR功能和APF功能，當(dāng)出現(xiàn)電壓跌落時(shí)，DVR功能啟動(dòng)，此時(shí)APF功能有兩種選擇:一、同步穩(wěn)定直流電容Cl*電壓，用于電壓跌落補(bǔ)償；二、補(bǔ)償諧波，不再維持直流電容Cl*電壓。
[0005]以上APF功能的兩種選擇均有不足之處，其不足之處在于:針對(duì)第一種選擇方式，UPQC不再有諧波和無功補(bǔ)償，當(dāng)串聯(lián)側(cè)正進(jìn)行電壓補(bǔ)償時(shí)，電網(wǎng)的諧波和無功會(huì)出現(xiàn)峰值，需及時(shí)進(jìn)行諧波處理和無功補(bǔ)償；針對(duì)第二種選擇方式，DVR補(bǔ)償功能受限，因DVR功能僅靠直流電容Cl*及其附屬儲(chǔ)能裝置儲(chǔ)存的能量完成，能量用完則DVR補(bǔ)償功能結(jié)束，直至直流電容Cl*恢復(fù)至正常狀態(tài)，才可進(jìn)行下一次DVR補(bǔ)償動(dòng)作。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明實(shí)施例所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置及方法，能夠在電網(wǎng)出現(xiàn)電壓跌落時(shí)，穩(wěn)定直流電容來補(bǔ)償電壓跌落，同時(shí)及時(shí)進(jìn)行諧波處理和無功補(bǔ)償。
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置，所述裝置包括DVR變流器、第一 APF變流器、第二 APF變流器、第一直流儲(chǔ)能電容、第二直流儲(chǔ)能電容、變壓器、第一電抗器、第二電抗器和網(wǎng)絡(luò)控制器；其中，
所述DVR變流器、第一直流儲(chǔ)能電容及第一 APF變流器相并聯(lián)后三者間形成為第一補(bǔ)償回路，且所述第一補(bǔ)償回路的一端從所述DVR變流器側(cè)通過所述變壓器與電網(wǎng)側(cè)相連，另一端從所述第一 APF變流器側(cè)通過所述第一電抗器與負(fù)載側(cè)相連，用于在所述電網(wǎng)側(cè)的電壓跌落時(shí)，進(jìn)行電壓補(bǔ)償，維持所述DVR變流器和所述第一 APF變流器之間的直流電壓恒定;
所述DVR變流器、第二直流儲(chǔ)能電容及第二 APF變流器相并聯(lián)后三者間形成為第二補(bǔ)償回路，且所述第二補(bǔ)償回路的一端從所述DVR變流器側(cè)通過所述變壓器與所述電網(wǎng)側(cè)相連，另一端從所述第二 APF變流器側(cè)通過所述第二電抗器與所述電網(wǎng)側(cè)相連，用于在所述電網(wǎng)側(cè)的電壓跌落時(shí)，進(jìn)行諧波處理和無功補(bǔ)償；
所述網(wǎng)絡(luò)控制器還同時(shí)與所述DVR變流器、第一 APF變流器及第二 APF變流器相連，用于當(dāng)檢測(cè)到所述電網(wǎng)側(cè)的當(dāng)前電壓小于預(yù)設(shè)的閾值時(shí)，確定所述電網(wǎng)側(cè)的電壓跌落，啟動(dòng)所述DVR變流器進(jìn)行電壓補(bǔ)償，并控制所述第一 APF變流器維持所述第一直流儲(chǔ)能電容的電壓恒定，以及控制所述第二 APF變流器進(jìn)行諧波處理和無功補(bǔ)償；或當(dāng)檢測(cè)到所述電網(wǎng)側(cè)的當(dāng)前電壓大于預(yù)設(shè)的閾值時(shí)，確定所述電網(wǎng)側(cè)的電壓無跌落，切斷所述DVR變流器電壓補(bǔ)償，并控制所述第一 APF變流器進(jìn)行諧波處理和無功補(bǔ)償，以及控制所述第二 APF變流器給所述第二直流儲(chǔ)能電容充電。
[0008]其中，所述裝置還包括至少一與所述網(wǎng)絡(luò)控制器相連的錄波儀，所述錄波儀用于預(yù)存一負(fù)載在所有工作狀態(tài)下形成對(duì)負(fù)載側(cè)電網(wǎng)參數(shù)的變化規(guī)律，并根據(jù)所述負(fù)載當(dāng)前的工作狀態(tài)，將對(duì)應(yīng)的負(fù)載側(cè)電網(wǎng)參數(shù)變化規(guī)律及對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償啟動(dòng)時(shí)間發(fā)送至所述網(wǎng)絡(luò)控制器；其中，所述工作狀態(tài)包括負(fù)載切入狀態(tài)、負(fù)載切出狀態(tài)和正常工作狀態(tài)；
所述網(wǎng)絡(luò)控制器還根據(jù)每一錄波儀發(fā)送的負(fù)載側(cè)電網(wǎng)參數(shù)變化規(guī)律，預(yù)設(shè)每一負(fù)載對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償算法。
[0009]其中，所述參數(shù)包括負(fù)載在當(dāng)前工作狀態(tài)下的電壓電流指令、PI參數(shù)、濾波參數(shù)和諧波次數(shù)。
[0010]本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)方法，其在前述的裝置中實(shí)現(xiàn)，所述方法包括:
檢測(cè)電網(wǎng)側(cè)當(dāng)前電壓的大小情況；
當(dāng)檢測(cè)到所述當(dāng)前電壓小于預(yù)定的閾值時(shí)，確定所述電網(wǎng)側(cè)的電壓無跌落，切斷所述裝置中的DVR變流器電壓補(bǔ)償，并控制第一 APF變流器進(jìn)行諧波處理和無功補(bǔ)償，以及控制第二 APF變流器給第二直流儲(chǔ)能電容充電；
當(dāng)檢測(cè)到所述當(dāng)前電壓大于所述預(yù)定的閾值時(shí)，確定所述電網(wǎng)側(cè)的電壓跌落，啟動(dòng)所述DVR變流器進(jìn)行電壓補(bǔ)償，并控制所述第一 APF變流器維持第一直流儲(chǔ)能電容的電壓恒定，以及控制所述第二 APF變流器進(jìn)行諧波處理和無功補(bǔ)償。
[0011]其中，所述方法進(jìn)一步包括:
獲取任一負(fù)載在所有工作狀態(tài)下形成對(duì)負(fù)載側(cè)電網(wǎng)參數(shù)的變化規(guī)律，并根據(jù)所述負(fù)載當(dāng)前的工作狀態(tài)，將對(duì)應(yīng)的負(fù)載側(cè)電網(wǎng)參數(shù)變化規(guī)律及對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償啟動(dòng)時(shí)間；其中，所述工作狀態(tài)包括負(fù)載切入狀態(tài)、負(fù)載切出狀態(tài)和正常工作狀態(tài)；
根據(jù)所述確定的對(duì)應(yīng)的負(fù)載側(cè)電網(wǎng)參數(shù)變化規(guī)律，確定所述負(fù)載對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償算法，且在獲取到所述負(fù)載啟動(dòng)時(shí)，確定所述負(fù)載對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償啟動(dòng)時(shí)間，在所述確定的補(bǔ)償啟動(dòng)時(shí)間到達(dá)時(shí)，對(duì)所述負(fù)載通過對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)補(bǔ)償算法進(jìn)行諧波處理和無功補(bǔ)償。
[0012]其中，所述參數(shù)包括負(fù)載在當(dāng)前工作狀態(tài)下的電壓電流指令、PI參數(shù)、濾波參數(shù)和諧波次數(shù)。
[0013]實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例，具有如下有益效果:
1、在本發(fā)明實(shí)施例中，由于裝置中存在有兩個(gè)補(bǔ)償回路，在電網(wǎng)側(cè)電壓跌落時(shí)，第一補(bǔ)償回路中的第一 APF變流器用于電壓補(bǔ)償，第二補(bǔ)償回路中的第二 APF變流器用于諧波和無功補(bǔ)償，從而實(shí)現(xiàn)既能在第一補(bǔ)償回路中穩(wěn)定電壓恒定確保電壓跌落補(bǔ)償效果，又能在第二補(bǔ)償回路中及時(shí)進(jìn)行諧波和無功補(bǔ)償；
2、在本發(fā)明實(shí)施例中，由于裝置中采用了與負(fù)載一一對(duì)應(yīng)的錄波儀，錄波儀中存儲(chǔ)有負(fù)載在所有工作狀態(tài)下對(duì)負(fù)載側(cè)電網(wǎng)參數(shù)的變化規(guī)律，而裝置中的網(wǎng)絡(luò)控制器則預(yù)先存儲(chǔ)有對(duì)應(yīng)每一負(fù)載所有工作狀態(tài)下的補(bǔ)償算法，從而使得裝置中的網(wǎng)絡(luò)控制器可以根據(jù)預(yù)先存儲(chǔ)的補(bǔ)償算法，減小從突變到治理的延時(shí)，同時(shí)可提高補(bǔ)償質(zhì)量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖仍屬于本發(fā)明的范疇。
[0015]圖1為現(xiàn)有技術(shù)提供的統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)方法的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0017]如圖2所示，為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置，該裝置包括DVR變流器D1、第一 APF變流器F1、第二 APF變流器F2、第一直流儲(chǔ)能電容Cl、第二直流儲(chǔ)能電容C2、變壓器Tl、第一電抗器L1、第二電抗器L2和網(wǎng)絡(luò)控制器M ;其中，
DVR變流器D1、第一直流儲(chǔ)能電容Cl及第一 APF變流器Fl相并聯(lián)后三者間形成為第一補(bǔ)償回路11，且第一補(bǔ)償回路11的一端從DVR變流器Dl側(cè)通過變壓器Tl與電網(wǎng)側(cè)相連，另一端從第一 APF變流器Fl側(cè)通過第一電抗器LI與負(fù)載側(cè)相連，用于在電網(wǎng)側(cè)的電壓跌落時(shí)，進(jìn)行電壓補(bǔ)償，維持DVR變流器Dl和第一 APF變流器Fl之間的直流電壓恒定；DVR變流器D1、第二直流儲(chǔ)能電容C2及第二 APF變流器F2相并聯(lián)后三者間形成為第二補(bǔ)償回路12，且第二補(bǔ)償回路12的一端從DVR變流器Dl側(cè)通過變壓器Tl與電網(wǎng)側(cè)相連，另一端從第二 APF變流器F2側(cè)通過第二電抗器L2與電網(wǎng)側(cè)相連，用于在電網(wǎng)側(cè)的電壓跌落時(shí)，進(jìn)行諧波處理和無功補(bǔ)償；
網(wǎng)絡(luò)控制器M還同時(shí)與DVR變流器Dl、第一 APF變流器Fl及第二 APF變流器F2相連，用于當(dāng)檢測(cè)到電網(wǎng)側(cè)的當(dāng)前電壓小于預(yù)設(shè)的閾值時(shí)，確定電網(wǎng)側(cè)的電壓跌落，啟動(dòng)DVR變流器Dl進(jìn)行電壓補(bǔ)償，并控制第一 APF變流器Fl維持第一直流儲(chǔ)能電容Cl的電壓恒定，以及控制第二APF變流器F2進(jìn)行諧波處理和無功補(bǔ)償；或當(dāng)檢測(cè)到電網(wǎng)側(cè)的當(dāng)前電壓大于預(yù)設(shè)的閾值時(shí)，確定電網(wǎng)側(cè)的電壓無跌落，切斷DVR變流器Dl電壓補(bǔ)償，并控制第一 APF變流器Fl進(jìn)行諧波處理和無功補(bǔ)償，以及控制第二 APF變流器F2給第二直流儲(chǔ)能電容C2充電。
[0018]在本發(fā)明實(shí)施例中，DVR變流器Dl由 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transisto,絕緣柵雙極型晶體管)模組、驅(qū)動(dòng)電路及保護(hù)電路組成，其功能為檢測(cè)電網(wǎng)電壓的畸變和基波偏差，作為電壓指令，對(duì)DVR變流器Dl進(jìn)行控制，使得DVR變流器Dl通過變壓器Tl輸出一個(gè)與電網(wǎng)電壓畸變和基波偏差相抵消的補(bǔ)償電壓，從而保證負(fù)載電壓是一個(gè)額定的正弦電壓；
第一 APF變流器Fl同樣由IGBT模組、驅(qū)動(dòng)電路及保護(hù)電路組成，其功能包括:1、檢測(cè)負(fù)載的無功和諧波電流，作為電流指令，對(duì)該變流器Fl進(jìn)行控制，使得該變流器Fl輸出與負(fù)載無功和諧波電流大小相等的無功和諧波，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載無功和諧波電流的補(bǔ)償，使得電網(wǎng)輸入電流為正弦波電流，功率因數(shù)為I ;2、當(dāng)電網(wǎng)電壓出現(xiàn)波動(dòng)，系統(tǒng)工作在DVR狀態(tài)時(shí)，該變流器Fl停止無功補(bǔ)償功能，只負(fù)責(zé)有功輸入，為DVR穩(wěn)定第一直流儲(chǔ)能電容Cl的直流電壓，不再參與電網(wǎng)的諧波和無功治理；
第二 APF變流器F2同樣由IGBT模組，驅(qū)動(dòng)電路及保護(hù)電路組成，其功能包括:1、檢測(cè)負(fù)載在切入、實(shí)時(shí)工作、切出條件下通過局域網(wǎng)發(fā)送的狀態(tài)信息，在網(wǎng)絡(luò)控制器M中查找對(duì)應(yīng)負(fù)載的切入、實(shí)時(shí)工作、切出的固化APF程序，根據(jù)固化程序作為電流指令，對(duì)該變流器F2進(jìn)行控制，使得該變流器F2輸出與負(fù)載無功和諧波電流大小相等的無功和諧波，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載無功和諧波電流的補(bǔ)償，使得電網(wǎng)輸入電流為正弦波電流，功率因數(shù)為I ;2、當(dāng)電網(wǎng)電壓出現(xiàn)波動(dòng)需要進(jìn)行DVR補(bǔ)償時(shí)，則該變流器F2進(jìn)行無功和諧波補(bǔ)償。
[0019]網(wǎng)絡(luò)控制器M作為裝置的控制核心，基于總線結(jié)構(gòu)的DSP+FPGA架構(gòu)，用于完成電網(wǎng)電壓采集，控制策略調(diào)試，補(bǔ)償算法實(shí)現(xiàn)，電壓電流指令輸出及其他系統(tǒng)功能。除包含上述基本功能外，網(wǎng)絡(luò)控制器M還控制錄波儀R進(jìn)行特定負(fù)載的錄波，并將錄波數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于錄波儀R中，錄波儀R安裝在用戶的特定負(fù)載側(cè)與網(wǎng)絡(luò)控制器M通信，從而基于局域網(wǎng)的UPQC就可以根據(jù)用戶的用電習(xí)慣、實(shí)時(shí)用電策略，調(diào)整控制器輸出，對(duì)用戶進(jìn)行用電質(zhì)量補(bǔ)償。
[0020]因此，裝置還包括至少一與網(wǎng)絡(luò)控制器M相連的錄波儀R，錄波儀R用于預(yù)存一負(fù)載在所有工作狀態(tài)下形成對(duì)負(fù)載側(cè)電網(wǎng)參數(shù)的變化規(guī)律，并根據(jù)負(fù)載當(dāng)前的工作狀態(tài)，將對(duì)應(yīng)的負(fù)載側(cè)電網(wǎng)參數(shù)變化規(guī)律及對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償啟動(dòng)時(shí)間發(fā)送至網(wǎng)絡(luò)控制器M ;其中，工作狀態(tài)包括負(fù)載切入狀態(tài)、負(fù)載切出狀態(tài)和正常工作狀態(tài)；參數(shù)包括負(fù)載在當(dāng)前工作狀態(tài)下的電壓電流指令、PI參數(shù)、濾波參數(shù)和諧波次數(shù)等等。相對(duì)應(yīng)的，網(wǎng)絡(luò)控制器M將根據(jù)每一錄波儀發(fā)送的負(fù)載側(cè)電網(wǎng)參數(shù)變化規(guī)律，預(yù)設(shè)每一負(fù)載對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償算法。
[0021]應(yīng)當(dāng)說明的是，網(wǎng)絡(luò)控制器M還要存儲(chǔ)用戶用電設(shè)備信息，與用戶用電設(shè)備進(jìn)行TCP/IP通信，通信內(nèi)容包括命令傳輸包和參數(shù)傳輸包；其中，命令傳輸包內(nèi)容包括設(shè)備ID號(hào)，設(shè)備動(dòng)作指令(切入或切出或正在運(yùn)行中)，動(dòng)作預(yù)期時(shí)間，時(shí)間校準(zhǔn)，數(shù)據(jù)校驗(yàn)等，因此網(wǎng)絡(luò)控制器M中預(yù)設(shè)的補(bǔ)償算法可根據(jù)用戶用電設(shè)備信息，為任一負(fù)載設(shè)置有負(fù)載在任一工作狀態(tài)下對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償算法，從而使得裝置中的網(wǎng)絡(luò)控制器M可以根據(jù)預(yù)先存儲(chǔ)的補(bǔ)償算法，減小從突變到治理的延時(shí)，同時(shí)可提高補(bǔ)償質(zhì)量。
[0022]作為一個(gè)例子，負(fù)載每次切入、切出及正常使用狀態(tài)下，都需設(shè)置UPQC工作于錄波狀態(tài)，則UPQC檢測(cè)負(fù)載動(dòng)作對(duì)負(fù)載側(cè)電網(wǎng)造成的電能質(zhì)量波動(dòng)影響，并將數(shù)據(jù)錄入錄波儀，前后存取時(shí)間可由用戶設(shè)置，可以并不限于錄制電壓跌落的前后1.5秒時(shí)間，切入、切出的后2秒時(shí)間，正常工作狀態(tài)的2飛秒時(shí)間，作為負(fù)載設(shè)備的跌落、諧波、切入切出影響的參考。錄波儀記錄負(fù)載設(shè)備參數(shù)后，與負(fù)載設(shè)備的切入、切出或正常使用狀態(tài)關(guān)聯(lián)，當(dāng)負(fù)載側(cè)準(zhǔn)備啟動(dòng)、停止設(shè)備時(shí)，首先通過局域網(wǎng)口與UPQC通信，將裝置錄波參數(shù)通過TCP/IP傳送給網(wǎng)絡(luò)控制器，網(wǎng)絡(luò)控制器裝載算法，等待設(shè)備啟動(dòng)。當(dāng)檢測(cè)到設(shè)備啟動(dòng)后，根據(jù)預(yù)先計(jì)算的電壓電流指令對(duì)負(fù)載產(chǎn)生的諧波無功進(jìn)行補(bǔ)償，可大大減小低通濾波帶來的時(shí)間延遲，同時(shí)減小PI參數(shù)調(diào)節(jié)延時(shí)，顯著提高統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置的軟件、硬件延時(shí)，加快針對(duì)特定負(fù)載的電能質(zhì)量治理反應(yīng)速度。
[0023]綜上，本發(fā)明實(shí)施例提供的統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置有如下幾種工作狀態(tài):
Cl)啟動(dòng)狀態(tài):UPQC上電，UPQC完成網(wǎng)絡(luò)控制器自檢，I/O 口狀態(tài)初始化，系統(tǒng)參數(shù)初始化，直流電容電壓穩(wěn)定，LAN通信測(cè)試及錄波儀掃描等工作；
(2)第一APF變流器補(bǔ)償狀態(tài):當(dāng)UPQC自檢通過，且未檢測(cè)到設(shè)定的電壓跌落范圍時(shí)(以單相電壓檢測(cè)為例)，裝置工作在第一 APF變流器補(bǔ)償狀態(tài)。在此狀態(tài)下，UPQC負(fù)責(zé)進(jìn)行對(duì)負(fù)載的無功補(bǔ)償、諧波抑制及第一直流儲(chǔ)能電容的電壓穩(wěn)定三個(gè)部分工作；
(3)第二APF變流器補(bǔ)償狀態(tài):工作模塊包括DVR變流器、第二 APF變流器、網(wǎng)絡(luò)控制器、第二電抗器及IGBT功率器件。在此狀態(tài)下，UPQC只根據(jù)用戶的負(fù)載特性，利用固化在網(wǎng)絡(luò)控制器中的控制策略(即補(bǔ)充算法)進(jìn)行無功和諧波的治理，包括針對(duì)負(fù)載啟動(dòng)的補(bǔ)償固化策略執(zhí)行，負(fù)載切出的補(bǔ)償固化程序以及特定負(fù)載工作過程中的補(bǔ)償固化程序。當(dāng)電網(wǎng)側(cè)發(fā)生電壓跌落時(shí)，第二 APF變流器功能轉(zhuǎn)為被動(dòng)無功治理和諧波治理，輸出電流為無功輸出電流和諧波治理電流的失量和。此時(shí)，第一 APF變流器在網(wǎng)絡(luò)控制器的控制下只負(fù)責(zé)吸收電網(wǎng)有功功率，將第一直流存儲(chǔ)電容的電壓穩(wěn)定至但不限于800V，為DVR功能提供持續(xù)不斷的有功支撐；
(4)被動(dòng)補(bǔ)償狀態(tài):工作模塊包括DVR變流器、第一APF變流器、網(wǎng)絡(luò)控制器及IGBT功率器件。在此狀態(tài)下，UPQC利用DVR變流器和第一 APF變流器進(jìn)行被動(dòng)補(bǔ)償，即只通過檢測(cè)到的電網(wǎng)參數(shù)進(jìn)行被動(dòng)補(bǔ)償，不考慮負(fù)載側(cè)負(fù)載特性；此時(shí)第二 APF變流器利用IGBT反向二極管進(jìn)行布控整流，將第二直流村能電容充電至但不限于500V，為系統(tǒng)增加無功補(bǔ)償能力；
(5)UPQC主動(dòng)被動(dòng)混合狀態(tài):工作模塊包括DVR變流器、第一 APF變流器、第二 APF變流器、網(wǎng)絡(luò)控制器、第一電抗器、第二電抗器及IGBT功率器件。在此狀態(tài)下，UPQC即執(zhí)行被動(dòng)狀態(tài)，同時(shí)兼顧系統(tǒng)的固化補(bǔ)償功能，即被動(dòng)補(bǔ)償?shù)倪^程中如果收到主動(dòng)補(bǔ)償調(diào)節(jié)指令(如負(fù)載有切入、切出等動(dòng)作時(shí)，錄波儀通過局域網(wǎng)發(fā)送信號(hào)給網(wǎng)絡(luò)控制器)，則會(huì)在被動(dòng)補(bǔ)償狀態(tài)下切換到主動(dòng)補(bǔ)償狀態(tài)，基于錄波數(shù)據(jù)進(jìn)行有針對(duì)的無功和諧波補(bǔ)償；
(6)跌落狀態(tài)下的第二APF變流器補(bǔ)償狀態(tài):當(dāng)電網(wǎng)側(cè)出現(xiàn)電壓跌落時(shí)，APF功能由第二 APF變流器完成，此時(shí)第一 APF變流器只負(fù)責(zé)為第一直流存儲(chǔ)電容提供有功輸入，維持該電容的直流電壓穩(wěn)定，第二 APF變流器進(jìn)入無功和諧波補(bǔ)償狀態(tài)，優(yōu)點(diǎn)在于可以將電壓補(bǔ)償DVR功能工作時(shí)產(chǎn)生的無功有效屏蔽，使電力系統(tǒng)與DVR有效隔離；
(7)錄波狀態(tài):工作模塊包括DVR變流器、第一APF變流器、第二 APF變流器、網(wǎng)絡(luò)控制器、第一電抗器、第二電抗器、IGBT功率器件及多個(gè)錄波儀。在此狀態(tài)下，UPQC的補(bǔ)償功能工作在被動(dòng)補(bǔ)償狀態(tài)下，網(wǎng)絡(luò)控制器利用第二 APF變流器對(duì)特定負(fù)載進(jìn)行錄波。錄波內(nèi)容包括負(fù)載切入、切出及負(fù)載正常工作狀態(tài)等條件下的負(fù)載側(cè)電網(wǎng)參數(shù)變化規(guī)律。錄波儀在完成錄波數(shù)據(jù)載入后，安裝在負(fù)載側(cè)，當(dāng)負(fù)載設(shè)備發(fā)生切入、切出動(dòng)作時(shí)，錄波儀通過局域網(wǎng)口向UPQC發(fā)送控制命令，UPQC接收到錄波儀發(fā)送的命令后，會(huì)在通信數(shù)據(jù)內(nèi)容中的設(shè)定時(shí)間內(nèi)啟動(dòng)基于錄波數(shù)據(jù)的控制策略，即啟動(dòng)局域網(wǎng)口傳過來的錄波數(shù)據(jù)，并在UPQC內(nèi)執(zhí)行，以補(bǔ)償特定負(fù)載產(chǎn)生的無功和諧波。
[0024]如圖3所示，為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)方法，其在前述的裝置中實(shí)現(xiàn)，所述方法包括:
步驟S101、檢測(cè)電網(wǎng)側(cè)當(dāng)前電壓的大小情況；
步驟S102、當(dāng)檢測(cè)到所述當(dāng)前電壓小于預(yù)定的閾值時(shí)，確定所述電網(wǎng)側(cè)的電壓無跌落，切斷所述裝置中的DVR變流器電壓補(bǔ)償，并控制第一 APF變流器進(jìn)行諧波處理和無功補(bǔ)償，以及控制第二 APF變流器給第二直流儲(chǔ)能電容充電；
步驟S103、當(dāng)檢測(cè)到所述當(dāng)前電壓大于所述預(yù)定的閾值時(shí)，確定所述電網(wǎng)側(cè)的電壓跌落，啟動(dòng)所述DVR變流器進(jìn)行電壓補(bǔ)償，并控制所述第一 APF變流器維持第一直流儲(chǔ)能電容的電壓恒定，以及控制所述第二 APF變流器進(jìn)行諧波處理和無功補(bǔ)償。
[0025]為了實(shí)現(xiàn)錄波功能，使得裝置中的網(wǎng)絡(luò)控制器可以根據(jù)預(yù)先存儲(chǔ)的補(bǔ)償算法，減小從突變到治理的延時(shí)，同時(shí)可提高補(bǔ)償質(zhì)量，所述方法進(jìn)一步包括:
獲取任一負(fù)載在所有工作狀態(tài)下形成對(duì)負(fù)載側(cè)電網(wǎng)參數(shù)的變化規(guī)律，并根據(jù)所述負(fù)載當(dāng)前的工作狀態(tài)，將對(duì)應(yīng)的負(fù)載側(cè)電網(wǎng)參數(shù)變化規(guī)律及對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償啟動(dòng)時(shí)間；其中，所述工作狀態(tài)包括負(fù)載切入狀態(tài)、負(fù)載切出狀態(tài)和正常工作狀態(tài)；所述參數(shù)包括負(fù)載在當(dāng)前工作狀態(tài)下的電壓電流指令、PI參數(shù)、濾波參數(shù)和諧波次數(shù)；
根據(jù)所述確定的對(duì)應(yīng)的負(fù)載側(cè)電網(wǎng)參數(shù)變化規(guī)律，確定所述負(fù)載對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償算法，且在獲取到所述負(fù)載啟動(dòng)時(shí)，確定所述負(fù)載對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償啟動(dòng)時(shí)間，在所述確定的補(bǔ)償啟動(dòng)時(shí)間到達(dá)時(shí)，對(duì)所述負(fù)載通過對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)補(bǔ)償算法進(jìn)行諧波處理和無功補(bǔ)償。
[0026]實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例，具有如下有益效果:
1、在本發(fā)明實(shí)施例中，由于裝置中存在有兩個(gè)補(bǔ)償回路，在電網(wǎng)側(cè)電壓跌落時(shí)，第一補(bǔ)償回路中的第一 APF變流器用于電壓補(bǔ)償，第二補(bǔ)償回路中的第二 APF變流器用于諧波和無功補(bǔ)償，從而實(shí)現(xiàn)既能在第一補(bǔ)償回路中穩(wěn)定電壓恒定確保電壓跌落補(bǔ)償效果，又能在第二補(bǔ)償回路中及時(shí)進(jìn)行諧波和無功補(bǔ)償；
2、在本發(fā)明實(shí)施例中，由于裝置中采用了與負(fù)載一一對(duì)應(yīng)的錄波儀，錄波儀中存儲(chǔ)有負(fù)載在所有工作狀態(tài)下對(duì)負(fù)載側(cè)電網(wǎng)參數(shù)的變化規(guī)律，而裝置中的網(wǎng)絡(luò)控制器則預(yù)先存儲(chǔ)有對(duì)應(yīng)每一負(fù)載所有工作狀態(tài)下的補(bǔ)償算法，從而使得裝置中的網(wǎng)絡(luò)控制器可以根據(jù)預(yù)先存儲(chǔ)的補(bǔ)償算法，減小從突變到治理的延時(shí)，同時(shí)可提高補(bǔ)償質(zhì)量。
[0027]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例方法中的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關(guān)的硬件來完成，所述的程序可以存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中，所述的存儲(chǔ)介質(zhì)，如R0M/RAM、磁盤、光盤等。
[0028]以上所揭露的僅為本發(fā)明一種較佳實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述裝置包括DVR變流器、第一 APF變流器、第二 APF變流器、第一直流儲(chǔ)能電容、第二直流儲(chǔ)能電容、變壓器、第一電抗器、第二電抗器和網(wǎng)絡(luò)控制器；其中， 所述DVR變流器、第一直流儲(chǔ)能電容及第一 APF變流器相并聯(lián)后三者間形成為第一補(bǔ)償回路，且所述第一補(bǔ)償回路的一端從所述DVR變流器側(cè)通過所述變壓器與電網(wǎng)側(cè)相連，另一端從所述第一 APF變流器側(cè)通過所述第一電抗器與負(fù)載側(cè)相連，用于在所述電網(wǎng)側(cè)的電壓跌落時(shí)，進(jìn)行電壓補(bǔ)償，維持所述DVR變流器和所述第一 APF變流器之間的直流電壓恒定; 所述DVR變流器、第二直流儲(chǔ)能電容及第二 APF變流器相并聯(lián)后三者間形成為第二補(bǔ)償回路，且所述第二補(bǔ)償回路的一端從所述DVR變流器側(cè)通過所述變壓器與所述電網(wǎng)側(cè)相連，另一端從所述第二 APF變流器側(cè)通過所述第二電抗器與所述電網(wǎng)側(cè)相連，用于在所述電網(wǎng)側(cè)的電壓跌落時(shí)，進(jìn)行諧波處理和無功補(bǔ)償； 所述網(wǎng)絡(luò)控制器還同時(shí)與所述DVR變流器、第一 APF變流器及第二 APF變流器相連，用于當(dāng)檢測(cè)到所述電網(wǎng)側(cè)的當(dāng)前電壓小于預(yù)設(shè)的閾值時(shí)，確定所述電網(wǎng)側(cè)的電壓跌落，啟動(dòng)所述DVR變流器進(jìn)行電壓補(bǔ)償，并控制所述第一 APF變流器維持所述第一直流儲(chǔ)能電容的電壓恒定，以及控制所述第二 APF變流器進(jìn)行諧波處理和無功補(bǔ)償；或當(dāng)檢測(cè)到所述電網(wǎng)側(cè)的當(dāng)前電壓大于預(yù)設(shè)的閾值時(shí)，確定所述電網(wǎng)側(cè)的電壓無跌落，切斷所述DVR變流器電壓補(bǔ)償，并控制所述第一 APF變流器進(jìn)行諧波處理和無功補(bǔ)償，以及控制所述第二 APF變流器給所述第二直流儲(chǔ)能電容充電。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括至少一與所述網(wǎng)絡(luò)控制器相連的錄波儀，所述錄波儀用于預(yù)存一負(fù)載在所有工作狀態(tài)下形成對(duì)負(fù)載側(cè)電網(wǎng)參數(shù)的變化規(guī)律，并根據(jù)所述負(fù)載當(dāng)前的工作狀態(tài)，將對(duì)應(yīng)的負(fù)載側(cè)電網(wǎng)參數(shù)變化規(guī)律及對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償啟動(dòng)時(shí)間發(fā)送至所述網(wǎng)絡(luò)控制器；其中，所述工作狀態(tài)包括負(fù)載切入狀態(tài)、負(fù)載切出狀態(tài)和正常工作狀態(tài)； 所述網(wǎng)絡(luò)控制器還根據(jù)每一錄波儀發(fā)送的負(fù)載側(cè)電網(wǎng)參數(shù)變化規(guī)律，預(yù)設(shè)每一負(fù)載對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償算法。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述參數(shù)包括負(fù)載在當(dāng)前工作狀態(tài)下的電壓電流指令、PI參數(shù)、濾波參數(shù)和諧波次數(shù)。
4.一種統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)方法，其特征在于，其在如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的裝置中實(shí)現(xiàn)，所述方法包括: 檢測(cè)電網(wǎng)側(cè)當(dāng)前電壓的大小情況； 當(dāng)檢測(cè)到所述當(dāng)前電壓小于預(yù)定的閾值時(shí)，確定所述電網(wǎng)側(cè)的電壓無跌落，切斷所述裝置中的DVR變流器電壓補(bǔ)償，并控制第一 APF變流器進(jìn)行諧波處理和無功補(bǔ)償，以及控制第二 APF變流器給第二直流儲(chǔ)能電容充電； 當(dāng)檢測(cè)到所述當(dāng)前電壓大于所述預(yù)定的閾值時(shí)，確定所述電網(wǎng)側(cè)的電壓跌落，啟動(dòng)所述DVR變流器進(jìn)行電壓補(bǔ)償，并控制所述第一 APF變流器維持第一直流儲(chǔ)能電容的電壓恒定，以及控制所述第二 APF變流器進(jìn)行諧波處理和無功補(bǔ)償。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括: 獲取任一負(fù)載在所有工作狀態(tài)下形成對(duì)負(fù)載側(cè)電網(wǎng)參數(shù)的變化規(guī)律，并根據(jù)所述負(fù)載當(dāng)前的工作狀態(tài)，將對(duì)應(yīng)的負(fù)載側(cè)電網(wǎng)參數(shù)變化規(guī)律及對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償啟動(dòng)時(shí)間；其中，所述工作狀態(tài)包括負(fù)載切入狀態(tài)、負(fù)載切出狀態(tài)和正常工作狀態(tài)； 根據(jù)所述確定的對(duì)應(yīng)的負(fù)載側(cè)電網(wǎng)參數(shù)變化規(guī)律，確定所述負(fù)載對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償算法，且在獲取到所述負(fù)載啟動(dòng)時(shí)，確定所述負(fù)載對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償啟動(dòng)時(shí)間，在所述確定的補(bǔ)償啟動(dòng)時(shí)間到達(dá)時(shí)，對(duì)所述負(fù)載通過對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)補(bǔ)償算法進(jìn)行諧波處理和無功補(bǔ)償。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述參數(shù)包括負(fù)載在當(dāng)前工作狀態(tài)下的電壓電流指令、PI參數(shù)、濾波參數(shù)和諧波次數(shù)。
【文檔編號(hào)】H02J3/16GK104393599SQ201410687123
【公開日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月26日
【發(fā)明者】張華贏, 胡子珩, 姚森敬, 曹軍威, 楊明博, 王淼 申請(qǐng)人:深圳供電局有限公司, 清華大學(xué), 張家港智能電力研究院有限公司