[发明专利]一种电能质量优化装置及控制方法

说明书

本发明涉及一种电能质量优化装置及控制方法，包括：依次连接的电池储能运维单元1、直流电压控制斩波器2、直流钳位单元3、直流平波电容4、三相逆变器5、输出滤波器6和谐波谐振能量吸收单元7，其中，所述输出滤波器6接入电网与非线性负载之间的交流母线上，通过吸收稳定、无谐波的正弦电流、三相功率平衡、没有冲击涌流或大的启动电流、功率因数为1，从而实现改善系统电能质量的目标。

技术领域

本发明涉及电力系统电能质量控制领域，具体涉及一种电能质量优化装置及控制方法。

背景技术

非线性负载的电流质量问题，即非线性负载的用电质量问题在电力系统中很普遍。如谐波问题，主要由非线性负载引起，同时大量电力电子装置的应用导致了电网谐波水平逐年升高；又如造成电压波动与闪变的扰动源为交直流电弧炉、电弧焊机、工业轧机、绞车、电力牵引机车等用电设备；部分电压暂降由大容量冲击性负荷的启动引起。这些电能质量问题或直接或间接地由负荷运行特性，即负荷电流质量所引发。

传统方法在电网与非线性负载之间加入负载特性优化装置，但是现有技术在装置内电容储能耗尽时无法持续对系统提供功率补偿，也没有对优化装置内的电子元件进行限流保护以及抑制优化装置输出产生的谐波谐振现象。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提升装置在短时和长时冲击下均能满足对非线性负载特性的有效补偿，延长系统的使用寿命，并将直流母线电压限制在规定的安全范围内，以及抑制优化装置输出信号与外电路参数匹配引起的谐波谐振现象。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

依次连接的电池储能运维单元1、直流电压控制斩波器2、直流钳位单元3、直流平波电容4、三相逆变器5、输出滤波器6和谐波谐振能量吸收单元7；

其中，所述输出滤波器6接入电网与非线性负载之间的交流母线上。

优选的，所述电池储能运维单元1包括：IGBT8、泄能电阻9、蓄电池10；

所述蓄电池10的正极分别与所述IGBT8的集电极和所述直流电压控制斩波器2中保护二极管12的阳极连接；

所述蓄电池10的负极与所述直流电压控制斩波器2中保护二极管13的阳极连接；所述蓄电池10的负极经过所述泄能电阻9与所述IGBT8的发射极连接。

优选的，所述直流电压控制斩波器2包括：超级电容11、保护二极管12、保护二极管13、连接电抗器14、IGBT15和IGBT16；

所述保护二极管12的阳极与所述保护二极管13的阳极间接有所述超级电容11；

所述保护二极管12的阴极分别与所述IGBT15的集电极和所述直流钳位单元中IGBT17的集电极连接；

所述IGBT15的发射极与所述IGBT16的集电极连接；

所述IGBT16的发射极与所述直流钳位单元3中的钳位电阻18连接；

所述保护二极管12的阳极与所述IGBT15的发射极接有所述连接电抗器14。

优选的，所述直流钳位单元3包括：IGBT17和泄能电阻18；

所述IGBT17的发射极与所述IGBT16的发射极间接有所述泄能电阻18；

所述IGBT17的集电极与所述IGBT15的集电极连接；

所述IGBT17的集电极和所述三相逆变器5中IGBT23的发射极间接有所述直流平波电容4。

优选的，所述三相逆变器5由IGBT20、IGBT21、IGBT22、IGBT23、IGBT24和IGBT25组成；