[发明专利]一种UPQC协调控制方法和系统

说明书

本发明涉及一种UPQC协调控制方法和系统，当配电网侧电压发生跌落时，控制串联变流器的补偿输出电压为串联变流器的额定电压，能够保证负载侧电压的幅值保持不变，保证了串联变流器的补偿电压和补偿功率不超过其额定值的限制，使串联变流器以额定状态运行，最大限度地利用了串联变流器，使串联变流器和并联变流器共同承担负载功率，并且，当配电网侧电压发生跌落时，储能装置开始为负载提供电压跌落时所需的有功功率，在该储能装置的作用下，控制并联变流器输出相应的补偿输出电流，将配电网侧电流补偿为正常工况下负载侧电流的有功分量，以防止电压跌落时馈线电流的增大，可有效避免电压跌落时发生过电流的风险。

技术领域

本发明涉及一种UPQC协调控制方法和系统，属于基于UPQC的电网控制技术领域。

背景技术

随着以风电、光伏为代表的分布式电源在电网中渗透率的不断提高，以及非线性负载的广泛接入，现代配电网更易受到诸如电压暂降与波动、电流畸变等不同电能质量问题的干扰。为了综合解决电压与电流质量问题，统一电能质量调节器(Unified powerquality conditioner，UPQC)提供了一种切实可行的解决方案。UPQC结合了串联型和并联型有源滤波器两者的功能，可以同时保证负载侧的电压质量和系统侧的电流质量，是有效治理电能质量问题的定制电力技术装置，被认为是功能最为全面的DFACTS(Distributionflexible AC transmission system)技术装置。

如图1所示，UPQC主要结构是由直流侧储能装置以及串联变流器、并联变流器背靠背连接而成，储能装置包括储能模块以及DC/DC变换模块，串联变流器经滤波与串联变压器后串联在配电网中，并联变流器经滤波并入负载侧。储能装置进行功率的缓冲、能量的传递，并在必要时提供补偿所需的能量。配电网侧电压(即电源电压)为V_S，i_S为配电网侧电流，V_L为负载侧电压，I_L为负载侧电流。如图2所示，为UPQC的拓扑结构图。

针对含储能装置的UPQC的相关控制策略，有文献提出当电网正常时，通过并联变流器吸收有功功率对储能模块进行充电，一旦电网断开，储能模块迅速释放电以使直流侧电压稳定，同时通过控制串联变流器，保持用户端电压稳定，但在配电网侧电压跌落过程中，串联变流器承担的功率不断增大，增加了其容量负担；另有文献提出了一种包括双向晶闸管、超级电容储能的新型UPQC结构，保证了系统电源电压深度跌落和短时中断时对用户的持续供电，但无法对配电网侧电压的跌落进行补偿。

申请公布号为CN106451466A的中国专利申请文件中公开了一种基于UPQC的电网电能质量控制方法，利用串联变流器输出补偿电压，利用并联变流器输出补偿电流和稳定直流侧电压，串、并联变流器的补偿策略均是利用负反馈以及双闭环控制的方式来维持系统稳定。这种控制方法虽然能够在电网发生不平衡、畸变、谐波等各种电能质量问题时进行综合补偿控制，但是这种控制方法面对的是电网发生不平衡、畸变、谐波等电能质量问题，如果配电网侧电压发生跌落，这种控制方法就无法可靠地对配电网侧电压的跌落进行补偿。并且，如何实现含储能装置的UPQC功率的协调分配，充分发挥串联变流器的作用，并保证补偿电能质量过程中不会发生容量越限，目前国内外鲜有文献报导。

发明内容

本发明的目的是提供一种UPQC协调控制方法，用以解决传统的基于UPQC的电网电能质量控制方法无法对配电网侧电压的跌落进行可靠补偿的问题。本发明同时提供一种UPQC协调控制系统。

为实现上述目的，本发明的方案包括一种UPQC协调控制方法，当配电网侧电压发生跌落时，控制串联变流器的补偿输出电压为所述串联变流器的额定电压，以使负载侧电压的幅值保持不变；在储能装置的作用下，控制并联变流器输出一定的补偿输出电流，以使配电网侧电流为正常工况下负载侧电流的有功分量。