[发明专利]一种配网侧电能质量综合治理及节能增效装置

说明书

本发明公开了属于电力电子技术领域的一种配网侧电能质量综合治理及节能增效装置；该装置由快速开关、AC/DC双向换流器、DC/DC双向换流器、采样控制系统构成。装置分为并网和离网2种工作模式，每种工作模式均涉及快速开关、DC/DC双向换流器、AC/DC双向换流器三者之间补偿模式和控制策略的配合。当电网未出现电压暂降、中断情况时，快速开关闭合，装置工作于并网模式，DC/DC双向换流器采用电流控制模式，并判断用电时段，分用电时段综合治理。本发明装置不仅具有电压暂降、短时中断治理和动态无功补偿功能，而且能够实现峰谷电价差套利运行、提升供电可靠性、满足多样化供电需求，为用户带来显著、持续的经济效益。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，特别涉及一种配网侧电能质量综合治理及节能增效装置。

背景技术

大容量负荷投切、雷击、短路、接地等电网故障以及自然灾害都会产生电压暂降、短时中断等暂态电能质量问题，给科研园区、芯片加工等敏感负荷用户带来巨大经济损失，其危害性已超过谐波、电压偏差、三相不平衡等稳态电能质量问题。目前电压暂降、短时中断治理装置主要有动态电压恢复器(DVR)、固态切换开关(SSTS)、不停电电源(UPS)等，普遍存在缺陷，如DVR设备复杂，只能对短时、轻微暂降进行补偿；SSTS要求采用双路、独立电源，倒闸逻辑复杂，切换过程中出现较长停电时间；UPS只能应用于小容量负荷，响应速度慢，且伴有谐波污染等电能质量问题。上述设备一次性投资大，运行损耗高，不能产生直接经济效益，虽能解决一定电能质量问题但经济性极差，用户往往难以接受。

针对现有治理装置的不足，本发明提出一种电能质量综合治理及节能增效装置，不仅具有电压暂降、短时中断治理和动态无功补偿功能，而且能够实现峰谷电价差套利运行、提升供电可靠性、满足多样化供电需求，改善电网运行环境的同时为用户带来显著、持续的经济效益，尤其适用于对经济性指标较为敏感的用户。

发明内容

本发明目的是提出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，所述配网侧电能质量综合治理及节能增效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。

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。