[发明专利]电能质量调节器及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电能调控领域，尤其是一种用于抑制电网背景谐波的电能质量调节装置。

背景技术

随着电力电子设备的普及应用，工业和公用电力配电系统中出现了严重的谐波问题。电网背景谐波一方面来自上级电网谐波电压的渗透，另一方面来自本级电网其他谐波源的影响。关于背景谐波，最严重的问题之一是由线路电感和并联的功率因数校正电容器之间的谐波共振引起的谐波电压显著放大，造成严重的电压畸变。

目前，通过将基于电压检测的阻性有源电力滤波器R-APF并联连接在射型线路的末端和环形线路的中点来抑制电网谐波，当阻性有源电力滤波器R-APF的等效谐波电导与特征阻抗匹配时可以有效抑制电网中背景谐波的谐振放大。但是，实际线路参数具有时变性和不确定性的特点，导致线路的特征阻抗变化，所以实际控制中很难保证阻性有源电力滤波器R-APF的等效谐波电导与特征阻抗匹配，可能导致安装点的电压谐波降低，无APF的节点谐波放大，引起所谓的“打地鼠”现象。此外，阻性有源电力滤波器R-APF只有安装在环形网络的中点时才能得到好的抑制效果，在其他连接点则很难发挥良好的抑制效果，因此，该系统对安装位置有很强的依赖性。

发明内容

本发明目的在于克服阻性有源滤波器在线路参数和安装位置改变时抑制效果变差的问题，提出了能够抑制环形网络背景谐波放大的新型电能质量调节器。

为实现上述目的，采用了以下技术方案：本发明提供了两种电能质量调节器，均由串联有源电力滤波器、并联有源或无缘滤波器和变压器连接组成。

第一种电能质量调节器为双变压器型阻抗变流器，包括第一串联有源电力滤波器APF1、第二串联有源电力滤波器APF2、并联有源滤波器APF3或无源滤波器PPF、第一变压器T1、第二变压器T2；其中，第一串联有源电力滤波器APF1通过第一变压器T1串联接入电网，连接点分别为a点和c点；第二串联有源电力滤波器APF2通过第二变压器T2串联接入电网，连接点分别为c点和b点；第一变压器T1与第二变压器T2的连接点为c点，并联有源滤波器APF3或无源滤波器PPF与c点相连为环路中的谐波电流提供通路，上述连接形成双变压器型阻抗变流器，所述阻抗变流器可以安装在环形电网的任何位置。

电能质量调节器作为双变压器型阻抗变流器使用时，其控制方法如下：

检测第一串联有源电力滤波器APF1接口第一变压器T1端的电网电压u_a和电网电流i_a，分离电网电压u_a和电网电流i_a得到谐波电压含量u_ah和谐波电流含量i_ah；将k_a1倍的谐波电流与k_a2倍的谐波电压做差，差值为i₁＝k_a1i_ah—k_a2u_ah，差值i₁作为第一串联有源电力滤波器APF1的指令电流；

检测第二串联有源电力滤波器APF2接口第二变压器T2端的电网电压u_b和电网电流i_b，分离电网电压u_b和电网电流i_b得到谐波电压含量u_bh和谐波电流含量i_bh；将k_b1倍的谐波电流与k_b2倍的谐波电压做差，差值为i₂＝k_b1i_bh—k_b2u_bh，差值i₂作为第二串联有源电力滤波器APF2的指令电流；对于三相系统，串联有源电力滤波单元各相的指令电流的获得方式均与上述过程相同；

并联有源滤波器APF3指令电流有两种产生方式，

其一，第一串联有源电力滤波器APF1接口第一变压器T1端的电网电压谐波成分u_ah与第二串联有源电力滤波器APF2接口第二变压器T2端的电网电压谐波成分u_bh分别与增益系数k_v相乘后求和，求和结果作为有源滤波器APF3的指令电流；