[实用新型]一种配电网变压器电能质量补偿装置

说明书

本实用新型公开了一种配电网变压器电能质量补偿装置，本实用新型通过在配电变压器高压侧或低压侧安装全功率变流器(VSC)和隔离串联变压器，动态调节输出电压及不平衡电压、负载的不平衡电流、谐波电流以及实现无功功率补偿。

技术领域

本实用新型涉及配电网领域，具体涉及一种配电网变压器电能质量补偿装置。

背景技术

工业配电网变压器存在多种电能质量问题。用户端采用单相供电，会引起三相变压器的电压和电流不平衡，由于电压和电流的不平衡，会引起变压器损耗增加和寿命减短。工业应用三相电供电场合，如果电压不平衡也会直接影响供电质量，严重的情况下会影响设备的运行。配电网的变压器的用户侧，电机及拖动等设备会产生谐波和无功，谐波导致电压畸变和电流畸变，引起损耗增加以及影响设备运行，无功导致损耗增加，功率因数变低。

传统电能质量治理设备一般是单独解决特定电能质量问题，如解决无功补偿问题(SVG)或者单独解决谐波问题(APF)或解决三相电流不平衡问题(SPC)，这些电能质量治理往往需要大量的重复投资，缺少一种综合且经济解决电能质量的设备，随着配电网对电能质量的要求越来越高，综合且经济解决电能质量的设备的作用尤为重要。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种配电网变压器电能质量补偿装置，该装置在配电变压器高压侧或低压侧安装，包括全功率变流器(VSC)和隔离串联变压器、控制器，为串并联结构。

优选的，所述的全功率变流器包括：设置在隔离串联变压器原边的串联变换器和设置在负载侧的并联变换器，串联变换器和并联变换器通过直流母线连接在一起，全功率变流器采用普通两电平拓扑结构或多电平拓扑结构。

优选的，所述的串联和并联变换器都是采用功率双向流动的ACDC三相全桥变换器，包括IGBT、MOSFET等全控器件构成的功率模块、直流电容、输出LCL滤波器。

优选的，所述的所述隔离串联变压器的副边串联于配电变压器输出和负载之间，串联变换器接到隔离串联变压器原边，并联变换器与负载侧并联。

优选的，所述补偿装置的控制器包括串联变换器控制器和并联变换器控制器，上述两个控制器通过通信方式相互交互控制和状态信息，实现系统控制；所述电网侧串联变换器和负载侧并联变换器都采用矢量控制，串联侧变换器用于动态调节输出电压及不平衡电压、谐波电压补偿，并联侧变换器用于负载的不平衡电流、谐波电流以及实现无功功率补偿，这些控制策略都是通过各自的控制器模块来实现的，控制模块包括，用于检测电网侧电压相位的PLL锁相环、PI控制器、坐标变换模块、比较器。

优选的，所述的串联变换器控制器包括电网三相电压采样、负载侧三相电压采样、串联变换器三相电流采样、直流电压采样、输出PWM控制、状态监控、CPU单元。

优选的，所述的并联变换器控制器包括负载侧三相电压采样、负载侧三相电流采样、并联变换器三相电流采样、直流电压采样、输出PWM控制、状态监控、CPU单元。

本实用新型具有如下优点：

本实用新型提供了一种解决配电网变压器电能质量综合治理方案，通过电网变压器串联变换器解决电压不平衡和无功补偿问题，通过负载并联变换器解决电流不平衡和谐波问题，可以对配网电压电流不平衡、谐波治理、无功补偿的综合补偿，降低电能质量治理投入成本。

附图说明

图1示出了本实用新型的一种配电网变压器综合补偿装置的具体结构图。

图2示出了本实用新型的一种配电网变压器综合补偿装置的两电平全功率变流器VSC拓扑图。

图3示出了本实用新型的一种配电网变压器综合补偿装置的多电平全功率变流器VSC拓扑图。

图4示出了本实用新型的一种配电网变压器综合补偿装置的串联侧控制器结构图。