一種統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器的實驗系統(tǒng)與方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器，尤其涉及一種統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器的實驗系統(tǒng)及方法。
【背景技術】
[0002]當前日益增長的電力需求給電網(wǎng)的電力供應帶來了新的挑戰(zhàn)，一方面，應用于工業(yè)生產(chǎn)的非線性負載產(chǎn)生了大量的諧波電流和無功電流；另一方面，隨著高新技術產(chǎn)業(yè)的興起，電網(wǎng)中諸如高性能辦公設備、精密實驗儀器、精密控制設備等敏感性設備的應用呈逐年上升趨勢，這些設備均需要電網(wǎng)提供穩(wěn)定、不間斷、可靠以及高質(zhì)量的電能供應。統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器(Unified Power Quality Condit1ner, UPQC)作為一種電能質(zhì)量綜合治理裝置，其電路上具有兩個在直流側(cè)互聯(lián)的并聯(lián)和串聯(lián)逆變器，可同時實現(xiàn)電壓質(zhì)量和電流質(zhì)量問題的綜合治理，能夠較好解決上述非線性設備對電網(wǎng)的電流污染以及電網(wǎng)向敏感設備的可靠供電問題。
[0003]目前針對UPQC功能進行實驗驗證存在以下問題:1)針對高壓大容量的UPQC缺少實驗平臺實驗驗證，且由于UPQC功能較多，單一的功能實驗電路已經(jīng)無法滿足該多種功能的實驗需求；2)針對動態(tài)電壓補償功能驗證時，電網(wǎng)電壓波動一般采用調(diào)壓器進行模擬，其電壓調(diào)節(jié)精度低，且只能實現(xiàn)電壓幅值的變化；針對無功補償功能試驗時，通常是直接向電網(wǎng)中注入一定量的無功功率，容易對電網(wǎng)電壓造成波動與不穩(wěn)定。因此，目前急需開發(fā)出一種兼具動態(tài)電壓補償、諧波抑制、無功補償?shù)榷喾N功能的UPQC實驗系統(tǒng)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明要解決的技術問題就在于:針對現(xiàn)有技術存在的技術問題，本發(fā)明提供一種能夠基于一個實驗系統(tǒng)實現(xiàn)統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器的多種功能實驗驗證，且結構原理簡單、操作簡便、實驗性能好的統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器的實驗系統(tǒng)及方法。
[0005]為解決上述技術問題，本發(fā)明提出的技術方案為:
一種統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器的實驗系統(tǒng)，包括:用于生成動態(tài)可調(diào)電壓以模擬電網(wǎng)電壓變化的可控電壓生成單元、用于產(chǎn)生電流諧波以及提供非線性負載的諧波負載單元、用于產(chǎn)生無功功率的無功陪試單元以及旁路斷路器QF2、第一斷路器QF6、第二斷路器QF7，所述可控電壓生成單元與所述旁路斷路器QF2并聯(lián)后的一端接入電網(wǎng)電壓，另一端連接統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器的串聯(lián)側(cè)，所述諧波負載單元通過第一斷路器QF6、所述無功陪試單元通過第二斷路器QF7分別連接至統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器的并聯(lián)側(cè)。
[0006]作為本發(fā)明系統(tǒng)的進一步改進:所述可控電壓生成單元為高壓變頻器，所述高壓變頻器的輸入端設置有輸入斷路器QF1，輸出端設置有輸出斷路器QF3。
[0007]作為本發(fā)明系統(tǒng)的進一步改進:所述諧波負載單元為六脈波整流器電路，所述六脈波整流器電路包括六脈波整流器以及并聯(lián)在所述六脈波整流器兩端的電阻R。
[0008]作為本發(fā)明系統(tǒng)的進一步改進:所述諧波負載單元還包括第一變壓器T3，所述第一變壓器T3連接在所述第一斷路器QF6與六脈波整流器電路之間。
[0009]作為本發(fā)明系統(tǒng)的進一步改進:所述無功陪試單元為靜止無功發(fā)生器。
[0010]作為本發(fā)明系統(tǒng)的進一步改進:所述統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器的串聯(lián)側(cè)設置有第三斷路器QF4、第二變壓器T1，并聯(lián)側(cè)設置有第四斷路器QF5、第三變壓器T2，所述統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器的串聯(lián)側(cè)通過所述第三斷路器QF4、所述第二變壓器T1串聯(lián)接入電源，所述統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器的并聯(lián)側(cè)通過所述第四斷路器QF5、所述第三變壓器T2并聯(lián)接入電源。
[0011]本發(fā)明進一步提供一種基于上述實驗系統(tǒng)的實驗方法，當需要進行統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器的電壓補償和諧波抑制實驗時，斷開所述旁路斷路器QF2以接入所述可控電壓生成單元、閉合所述第一斷路器QF6以接入諧波負載單元，通過控制所述可控電壓生成單元產(chǎn)生動態(tài)可調(diào)電壓進行UPQC的電壓補償、以及通過控制所述諧波負載單元產(chǎn)生諧波電流進行UPQC的諧波抑制；當需要進行統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器無功補償實驗時，閉合所述旁路斷路器QF2以斷開所述可控電壓生成單元、閉合所述第二斷路器QF7以接入無功陪試單元，通過控制所述無功陪試單元產(chǎn)生感性或容性的無功功率實現(xiàn)UPQC的無功補償。
[0012]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:
1)本發(fā)明通過可控電壓生成單元產(chǎn)生動態(tài)可調(diào)電壓來模擬電網(wǎng)的電壓跌落與突升，使得可實現(xiàn)UPQC的動態(tài)電壓恢復補償功能，通過諧波負載單元模擬產(chǎn)生電流諧波以及提供非線性負載，使得可實現(xiàn)UPQC的諧波電流抑制功能，通過無功陪試單元產(chǎn)生無功功率，使得可以實現(xiàn)UPQC的無功補償功能，從而通過控制旁路斷路器QF2、第一斷路器QF6、第二斷路器QF7，對應的控制切入可控電壓生成單元、諧波負載單元、無功陪試單元，即可基于一個實驗系統(tǒng)實現(xiàn)UPQC多種功能的實驗驗證，結構原理簡單且操作實現(xiàn)簡便；
2)本發(fā)明通過可控電壓生成單元產(chǎn)生動態(tài)可調(diào)電壓實現(xiàn)動態(tài)電壓恢復補償功能，基于動態(tài)可調(diào)電壓的電壓調(diào)節(jié)精度高，能夠精確的模擬電網(wǎng)的電壓跌落與突升，從而實現(xiàn)高精度的UPQC動態(tài)恢復補償實驗驗證；通過無功陪試單元產(chǎn)生無功功率，相比于傳統(tǒng)的直接向電網(wǎng)中注入無功功率，不會對電網(wǎng)電壓造成波動，保證電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性；
3 )本發(fā)明可控電壓生成單元進一步采用高壓變頻器，通過高壓變頻器可實現(xiàn)對電網(wǎng)電壓的幅值與相位進行高精度的調(diào)節(jié)控制，從而為UPQC的電壓補償工況提供高精度可控電壓來模擬電網(wǎng)電壓的波動，進一步提高UPQC動態(tài)電壓恢復補償功能實驗驗證性能；
4)本發(fā)明諧波負載單元進一步采用六脈波整流器電路，通過可控的六脈波整流器電路，可方便的控制產(chǎn)生相應的電流諧波以注入到電網(wǎng)中，同時充當非線性負載，能夠提供良好的UPQC諧波電流抑制功能實驗驗證性能；
5)本發(fā)明無功陪試單元進一步采用SVG，通過SVG即可產(chǎn)生可控的感性或容性無功功率，由UPQC產(chǎn)生相反的無功功率進行循環(huán)對拖，從而實現(xiàn)UPQC的無功補償功能，同時電網(wǎng)僅需提供UPQC與SVG的損耗能量，能夠最大程度的減少電網(wǎng)的能量損耗。
【附圖說明】
[0013]圖1是本實施例統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器的實驗系統(tǒng)的結構示意圖。
[0014]圖2是本實施例構成的UPQC電壓補償和諧波抑制功能實驗電路的結構示意圖。
[0015]圖3是本實施例構成的UPQC無功補償實驗電路的結構示意圖。
[0016]圖例說明:1、可控電壓生成單元；2、諧波負載單元；3、無功陪試單元。
【具體實施方式】
[0017]以下結合說明書附圖和具體優(yōu)選的實施例對本發(fā)明作進一步描述，但并不因此而限制本發(fā)明的保護范圍。
[0018]如圖1所示，本實施例統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器的實驗系統(tǒng)，包括用于生成動態(tài)可調(diào)電壓以模擬電網(wǎng)電壓變化的可控電壓生成單元1、用于產(chǎn)生電流諧波以及提供非線性負載的諧波負載單元2、用于產(chǎn)生無功功率的無功陪試單元3以及旁路斷路器QF2、第一斷路器QF6、第二斷路器QF7，可控電壓生成單元1與旁路斷路器QF2并聯(lián)后的一端接入電網(wǎng)電壓(本實施例具體為10kV電網(wǎng)電壓)，另一端連接統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器(UPQC)的串聯(lián)側(cè)，諧波負載單元2通過第一斷路器QF6、無功陪試單元3通過第二斷路器QF7分別連接至統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器(UPQC)的并聯(lián)側(cè)。
[0019]本實施例通過可控電壓生成單元1產(chǎn)生動態(tài)可調(diào)電壓，實現(xiàn)對10kV電網(wǎng)電壓的可控調(diào)節(jié)輸出來模擬電網(wǎng)的電壓跌落與突升，使得可實現(xiàn)UPQC的動態(tài)電壓恢復補償功能，通過諧波負載單元2模擬產(chǎn)生電流諧波以及提供非線性負載，使得可實現(xiàn)UPQC的諧波電流抑制功能，通過無功陪試單元3產(chǎn)生無功功率，使得可以實現(xiàn)UPQC的無功補償功能，從而通過控制旁路斷路器QF2、第一斷路器QF6、第二斷路器QF7，對應的控制切入可控電壓生成單元
1、諧波負載單元2、無功陪試單元3，即可基于一個實驗系統(tǒng)實現(xiàn)UPQC多種功能的實驗驗證，結構原理簡單且操作實現(xiàn)簡便。
[0020]本實施例通過可控電壓生成單元1產(chǎn)生動態(tài)可調(diào)電壓實現(xiàn)動態(tài)電壓恢復補償功能，基于動態(tài)可調(diào)電壓的電壓調(diào)節(jié)精度高，能夠精確的模擬電網(wǎng)的電壓跌落與突升，從而實現(xiàn)高精度的UPQC動態(tài)恢復補償實驗驗證；通過無功陪試單元3產(chǎn)生無功功率，相比于傳統(tǒng)的直接向電網(wǎng)中注入無功功率，不會對電網(wǎng)電壓造成波動，保證電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性。
[0021]本實施例中，可控電壓生成單元1具體為高壓變頻器HVI (High VoltageInverter)，高壓變頻器HVI的輸入端設置有輸入斷路器QF1，輸出端設置有輸出斷路器QF3。高壓變頻器HVI通過閉合輸入斷路器QF1、輸出斷路器QF3接入，則