[发明专利]基于晶闸管和储能的统一电能质量调节器

说明书

技术领域

本发明属于电力设备技术领域，特别涉及一种新型的基于晶闸管和储能的UPQC(统一电能质量调节器)，其具有系统电源暂态电压故障时负荷侧电压补偿功能，有源滤波功能，无功补偿功能，三相不平衡补偿功能，软起动功能。

背景技术

随着我国现代工业技术及人民生活水平的提高，电能质量问题日益凸显，电能质量治理技术已经成为解决电能质量问题的关键。目前电能质量问题主要有系统电源电压暂态故障，谐波污染，功率因数低，三相不平衡等问题，相应的解决方案主要有动态电压恢复器(DVR)，有源滤波器(APF)，静止无功补偿发生器(SVG)等，但由于这些电能质量治理设备功能单一，为了进一步降低成本和实现功能集成化，统一电能质量调节器(UPQC)作为综合型电能质量治理装置得到了发展和应用，目前的统一电能质量调节器(UPQC)组成，串联变压器一次侧串联在系统电源AC和负荷M之间，串联变压器二次侧连接到串联逆变器交流侧，串联逆变器直流侧与并联逆变器直流侧连接，并联逆变器交流侧并联到串联变压器与负荷M之间，其并联逆变器可以实现APF与SVG等功能，串联逆变器可以实现串联DVR功能。

但是随着现代工业生产对电质量要求的不断提高，尤其在系统电源电压暂态电能质量问题上提出了新的需求，该需求包括系统电源电压短时深度下降和短时中断，由于目前UPQC为基于串联电压补偿原理导致其无法满足电压短时深度下降和中断的电压补偿要求，同时目前UPQC不具备双向直流-直流变流功能导致很难适用于超级电容等相关储能设备，并且对于动力型负荷传统UPQC不具备软启动功能。

随着储能技术的发展，超级电容作为典型的储能设备由于使用寿命增长，放电能力加强，成本降低而得到广泛的应用。而双向直流-直流变换器与三相桥逆变器已经是非常成熟的电力电子设备，可靠性高成本低。随着现代工业的发展，对供电质量的要求也越来越高，相应对具备带储能的并联型电压补偿功能的需求越来越急迫。

发明内容

本发明的目的是弥补目前UPQC功能不足之处，提出一种基于晶闸管和储能的统一电能质量调节器(UPQC)，该基于晶闸管和储能的UPQC加入了双向晶闸管模块，超级电容储能模块和双向直流-直流变换器模块，去掉了目前UPQC中的串联逆变器，这样就在UPQC基础上增加了系统电源电压短时深度跌落和中断的电压补偿功能，软启动功能，同时具备有源滤波，无功补偿和三相不平衡补偿功能，本发明的新型UPQC增强了解决电能质量问题的范围，同时实现了进一步集成化，有效降低了成本。

本发明提出的一种基于晶闸管和储能的统一电能质量调节器(UPQC)，其特征在于，该调节器包括超级电容储能模块，双向直流-直流变换器模块，逆变器模块，双向晶闸管模块；其中，超级电容储能模块与双向直流-直流变换器模块的低压侧并联，双向直流-直流变换器的高压侧与逆变器模块直流侧并联，逆变器模块交流输出端并联到双向晶闸管模块输出端与负荷之间，双向晶闸管输入端连接系统电源，双向晶闸管模块输出端还同时直接与负荷相连。

逆变器模块可由常规三相逆变器和LC滤波器所组成。

双向晶闸管模块可由常规的双向晶闸管及其驱动和控制电路所组成；该驱动电路通常可采用磁隔离或光隔离驱动方案的器件，控制电路可使用开入开出模式，实现晶闸管导通与关断控制。

当系统电源为三相四线制时，本发明可在上述组成结构的基础上增加隔离变压器模块，该隔离变压器的输入端并联在所述逆变器模块的交流侧，输出端并联到双向晶闸管模块输出端与负荷M之间。

所述隔离变压器模块可采用三相四线隔离变压器，或使用三相四线逆变器。

本发明优点是：

本发明所提出的基于晶闸管和储能的新型UPQC增强了其解决电能质量问题的范围，同时进一步集成化，有效降低了成本。

本发明的基于晶闸管和储能的新型UPQC不但具有极快的响应速度、待机效率高、工作稳定，而且结构简单，有效地节约了产品成本，便于维护，易于操作，性价比较高。

附图说明

图1为目前UPQC的组成电路图。

图2为本发明提出的基于晶闸管和储能的新型UPQC的组成电路图。

图3为本发明提出的基于晶闸管和储能的三相四线新型UPQC的组成电路图。

具体实施方式

以下结合附图，详细介绍本发明基于晶闸管和储能的UPQC组成、工作原理和工作过程：