[发明专利]一种电能质量一体化治理装置

权利要求书

1.一种电能质量一体化治理装置，其特征在于：包括静止无功发生器（1）和静止无功补偿器，所述静止无功补偿器包括固定补偿器（2）和晶闸管控制电抗器（3）；所述静止无功发生器（1）、固定补偿器（2）和晶闸管控制电抗器（3）相互并联在电网电源（5）与负载（6）之间的电网上；每相的静止无功发生器（1）包括一个或两个以上相互串联的H桥单元（4），所述H桥单元（4）的两端并联有直流支撑电容；每相的固定补偿器（2）包括相互串联的电容和电抗；每相的晶闸管控制电抗器（3）包括相控电抗器和由一个或两个以上反并联晶闸管串联组成的可控阀体，可控阀体和相控电抗器串联连接。

2.根据权利要求1所述的一种电能质量一体化治理装置，其特征在于：所述电网为三相电网，所述静止无功发生器（1）、固定补偿器（2）和晶闸管控制电抗器（3）相互并联在电网电源（5）与负载（6）之间的三相电网上，静止无功发生器（1）、固定补偿器（2）和晶闸管控制电抗器（3）均采用三相结构，所述三相的静止无功发生器（1）采用星型连接方式与三相电网相连；所述三相的晶闸管控制电抗器（3）采用三角型连接方式与三相电网相连。

3.根据权利要求1或2所述的一种电能质量一体化治理装置，其特征在于：所述晶闸管控制电抗器（3）以静止无功发生器（1）与固定补偿器（2）之间的电网无功和负序电流为补偿对象；所述静止无功发生器（1）以电网电源（5）与静止无功发生器（1）之间的电网无功功率为补偿对象，补偿静止无功补偿器补偿后的不足；所述静止无功发生器（1）以固定补偿器（2）与晶闸管控制电抗器（3）之间的电网谐波为控制对象，滤除负载（6）和晶闸管控制电抗器（3）产生的谐波，以及补偿固定补偿器（2）吸收后的其他谐波。

4.根据权利要求3所述的一种电能质量一体化治理装置，其特征在于：当所述电能质量一体化治理装置进行无功功率的动态补偿、电网电压的支撑以及负载不平衡的补偿时，电能质量一体化治理装置工作在基波域；而当电能质量一体化治理装置进行非线性负载谐波以及晶闸管控制电抗器（3）调节时引起的谐波动态治理时，电能质量一体化治理装置工作在谐波域。

5.根据权利要求1、2、4中任一权利要求所述的一种电能质量一体化治理装置，其特征在于：当电能质量一体化治理装置工作在基波域时，电能质量一体化治理装置等效为静止无功发生器（1）、固定补偿器（2）和晶闸管控制电抗器（3）并联电路。

6.根据权利要求5所述的一种电能质量一体化治理装置，其特征在于：当电能质量一体化治理装置工作在谐波域时，吸收谐波的通道包括固定补偿器（2）支路谐波吸收通道，以及静止无功发生器（1）发出的补偿谐波通道。

7.根据权利要求1、2、4、6中任一权利要求所述的一种电能质量一体化治理装置，其特征在于：静止无功发生器（1）和固定补偿器（2）对不同频率的谐波进行补偿，静止无功发生器（1）通过检测负载（6）和晶闸管控制电抗器（3）调节引起的谐波电流，控制静止无功发生器（1）输出相应的谐波电压；该谐波电压通过作用于连接电抗，产生一个与负载（6）谐波电流和晶闸管控制电抗器（3）谐波电流汇总后总的谐波电流大小相等、方向相反谐波电流，注入电网后使得电网总的谐波电流为零。

8.根据权利要求7所述的一种电能质量一体化治理装置，其特征在于：总的静止无功发生器（1）为基波容量与补偿谐波所需容量的和，静止无功发生器（1）的基波容量为需要补偿负载（6）的无功功率平均值的的1/6~1/3，剩下的容量则为静止无功补偿器所需补偿的容量。

9.根据权利要求1、2、4、6、8中任一权利要求所述的一种电能质量一体化治理装置，其特征在于，静止无功发生器（1）能够输出的相电压                                               按照以下公式计算：

 

其中，为等效连接电抗值，为每相H桥单元（4）的串联个数，为直流侧电压，为电网相电压的最大有效值，为需要补偿的基波无功电流，为角频率，a、b、c、d……为需要补偿的谐波电流次数，为第n次需要补偿的谐波电流的有效值。