[发明专利]一种配网侧电能质量综合治理及节能增效装置

权利要求书

1.一种配网侧电能质量综合治理及节能增效装置，其特征在于，该装置包括并网和离网2种工作模式；在并网模式下，该装置提供无功支撑，稳定并网点电压，提高电网侧功率因数，降低网损，同时通过不同时段的充放电管理实现削峰填谷，平抑负荷功率波动，利用峰谷电价差为用户带来直接经济效益；当系统出现电压暂降、短时中断时，装置通过快速开关隔离系统故障，并产生负荷所需电压和功率，保证敏感、重要负荷的供电连续性；

所述配网侧电能质量综合治理及节能增效装置，由快速开关、AC/DC双向换流器、DC/DC双向换流器、采样控制系统构成；其中快速开关DL1串接于负荷和电网之间，接于电网侧，AC/DC双向换流器和DC/DC双向换流器串接；通过并网开关DL2接于电网侧的快速开关DL1后面；采样控制系统以数字信号处理器TMS320F28335为核心，通过穿心式电流互感器CT1、CT2、CT3接入电网；交流电压、直流电压直接接入采样控制系统。

2.根据权利要求1所述一种配网侧电能质量综合治理及节能增效装置，其特征在于，所述AC/DC双向换流器由并网开关DL2、预充电电阻、旁路开关、连接电抗器、可关断器件组成的三相桥式换流器、电容器组成；该AC/DC双向换流器为采用PWM控制模式、输出幅值、相位可控的三相电压源；在并网模式下，AC/DC双向换流器控制直流侧电压保持稳定，配合DC/DC双向换流器控制电流对电池组进行充电、放电管理；同时实现电压/无功综合补偿功能、动态补偿无功功率、稳定并网点电压、提高功率因数、降低网损；并网开关DL2将AC/DC双向换流器投入或者退出；旁路开关DL3和预充电电阻R配合，完成电容器初始电压建立；

在并网模式下并网开关DL2闭合，当采样控制系统检测到电压暂降、短时中断的异常情况出现后，将快速开关DL1断开，实现系统侧故障隔离，装置进入离网模式，当系统电压暂降、短时中断的异常情况消失后，快速开关DL1重新闭合，恢复并网模式。

3.根据权利要求1所述一种配网侧电能质量综合治理及节能增效装置，其特征在于，所述DC/DC双向换流器由电池组、可关断器件组成的Buck-Boost双向DC/DC电路、连接电抗器组成，并由采样控制系统对电池状态和电感电流I_L进行检测；在并网模式下，DC/DC双向换流器采用电流控制模式，其电感电流I_L的大小、方向精确可控，与AC/DC双向换流器的电容器稳压结合，实现在不同用电时段对电池组进行充电、放电管理；根据负荷预测结果，结合地区电网峰平谷时间段安排，在用电低谷期，对电池组进行储能；在用电高峰期，将电池组能量释放；采样控制系统监测电池的运行状态，对电池进行故障诊断和剩余电量估算，并实现电池的均衡管理和与外界的信息交互；DC/DC变流器连接电池组与AC/DC换流器，是实现电能双向变换的功率调节执行设备；在离网模式下，DC/DC双向换流器采用电压控制模式，其电感电流I_L采用PI控制，维持电容器直流电压恒定，保证AC/DC双向换流器向负荷可靠、稳定供电。

4.根据权利要求1所述一种配网侧电能质量综合治理及节能增效装置，其特征在于，所述采样控制系统由信号检测与采集单元、模式识别与控制单元、输出单元组成；其中，信号检测和采集单元实时检测电网和设备内部运行状态，包括并网点三相交流电压、负荷三相交流电流、装置输出三相电流、电容器直流电压、电池组直流电压、电池组充放电电流、快速开关状态、并网开关状态和旁路开关状态；模式识别与控制单元根据配电网运行状况和时间段，分析判断本装置应进入并网模式还是离网模式，并输出不同模式下AC/DC双向换流器和DC/DC双向换流器的目标指令值；输出单元将目标值调制为PWM脉冲信号，分别发送至AC/DC双向换流器和DC/DC双向换流器的IGBT驱动电路。