[发明专利]利用谐振型电子开关的统一电能质量控制器及其方法

权利要求书

1.一种利用谐振型电子开关的统一电能质量控制装置，其特征在于：该统一电能质量控制装置包括谐振型电子开关、电压源变流器，储能单元及由主控制器和多种传感器组成的主控制系统；其中，谐振型电子开关串联接入电网与受保护敏感负荷之间，谐振型电子开关的两端口分别为PCC₁点和PCC₂点；电压源变流器交流输出端口并联接入PCC₂点，其直流侧电容端口分别与储能单元的对应输出端口连接；主控制器输入端与各传感器相连；主控制器输出端分别与电压源变流器和谐振型电子开关相连，输出电压源变流器的开关脉冲信号以及谐振型电子开关的开关脉冲信号；该谐振型电子开关包括一组电感L_r1和L_r2、一组电容C_r1和C_r2以及一组双向晶闸管T₁；其中，双向晶闸管T₁与电感L_r2、电容C_r1串联所构成的支路与电感L_r1相并联，由L_r1、L_r2、C_r1、T₁构成的并联支路与电容C_r2相互串联。

2.如权利要求1所述装置，其特征在于，所述电压源变流器采用2电平、3电平三相桥结构、3单相H桥结构或级联式H桥多电平变流器之任一种的全控型电力电子开关器件构成，具备电压型控制和电流型控制两种模式。

3.如权利要求1所述装置，其特征在于，所述储能单元由超级电容、飞轮或电池组储能单元储能单元及其附属电力电子电路构成，实现存储电能、向储能单元储能单元充电以及向电压源变流器提供有功功率。

4.如权利要求1所述装置，其特征在于，所述主控制系统包括主控制器及与相连的多种传感器；所述多个传感器包括PCC₁点电压互感器PT₁、PCC₂点电压互感器PT₂、PCC₁点系统电流互感器CT₁、PCC₂点电流互感器CT₂、电压源变流器1直流侧电容电压传感器PT₃、储能单元输出电流传感器CT₃和电压源变流器输出电流传感器CT₄；各传感器分别对配、用电系统关键节点电压、电流潮流以及利用谐振型电子开关的统一电能质量控制装置自身关键电气节点实时检测；主控制器由DSP芯片和FPGA芯片组成，其中，DSP芯片实现系统级控制、计算、保护及管理，FPGA芯片实现AD采样、PWM脉冲输出以及装置保护；主控制系统实时计算并判定当前电能质量故障类型，根据电能质量故障类型控制利用谐振型电子开关的统一电能质量控制装置采用对应电能质量运行模式。

5.一种基于权利要求1所述装置的运行控制方法，其特征在于：主控制系统通过对PCC₁点及PCC₂点的潮流检测，将检测到各种电能质量故障进行判别后并划分为3种类型，并据此将利用谐振型电子开关的统一电能质量控制装置UPQC-RES设定为4种运行模式，判断并控制UPQC-RES在所述4种模式之间进行快速切换和运行；

所述UPQC-RES的4种运行模式包括：故障电流限制模式I、不间断电源模式II、并联补偿模式III及待机模式IV。

6.如权利要求5所述方法，其特征在于，所述运行控制方法具体包括以下步骤：

1)采集各传感器信号，包括：PCC₁点系统电压V_s、PCC₂点负载电压V_L、PCC₁点系统电流i_s、PCC2点负载线路电流i_L以及储能单元输出电流和输出电压、电压源变流器输出电流；

2)根据所述故障类型I、II、III判定条件，判断是否存在电能质量故障；若是，转步骤3)，否则进入待机模式IV并进入步骤1)；

3)区分故障类型，根据故障类型的优先级别将发明装置快速切换到相应的运行模式；

4)进入所选择的运行模式确认完成相应操作后，转步骤1)。

7.如权利要求6所述方法，其特征在于，所述步骤3)中，根据故障类型的优先级别对装置快速切换到相应的运行模式，具体包括：

主控制系统按照3种故障类型的优先级进行模式切换，设定优先级为：故障类型I>故障类型II>故障类型III；

根据所述故障类型优先级，UPQC-RES运行模式的切换原则为：

无论装置当前运行在何种模式，当装置检测到比当前运行模式治理的故障类型优先级高的故障类型时，立即切换到与更高优先级故障类型相对应的运行模式；当优先级更高的故障类型状态恢复后，主控制系统依次判断是否存在优先级更低的故障类型，以确定切换模式类型；当3种故障类型均未检测出时，切换进入待机模式IV。