[发明专利]具备主动补偿能力的PWM整流器及其控制方法

说明书

本发明揭示了一种具备主动补偿能力的PWM整流器，该PWM整流器主要包括PWM整流器主电路和PWM整流器控制器，在PWM整流器的交流输入侧耦合有输入电流传感器和输入滤波器，直流输出侧耦合有输出电压传感器、输出电流传感器和直流侧滤波电容；电网公共点与PWM整流控制器之间耦合有电网电压传感器和电网电流传感器。本发明还揭示了一种PWM整流器的控制方法，PWM整流器可具有直流侧闲置模式、有功功率控制模式、能量吸收模式以及能量回馈模式，在该控制方法下PWM整流器根据不同的负载状态，直流侧电压以及电网对于补偿的不同要求切换至相应的工作状态，从而实现提高PWM整流器容量利用率并改善公共接入点电能质量的目的。

技术领域

本发明的实施例涉及PWM整流器，具体而言，涉及具备主动补偿能力的PWM整流器及其控制方法。

背景技术

目前，由于大量非线性负载被接入电网，电网存在电能质量问题，比如：功率因数低、谐波含量高、电压出现闪变、供电线路末端电压偏低、静止补偿器过补偿、电网负序电流过大、有功不足导致的电网频率下降以及电源中断等问题。在这种电网条件下，各种异步电机、电磁设备和传统整流器会产生大量无功和谐波，电弧炉会产生电压闪变和负序电流，各种冲击性负载会导致瞬时电压跌落，发生短路跳闸时会产生电源中断问题。对于要求高的用电设备以及电网，不安装适当的电能质量治理装置是不能满足供电要求的。

比如针对谐波含量高问题，通常是加装有源滤波器和电力电容滤波器，但是有源滤波器造价高昂，电力电容滤波器容易产生过补和谐波震荡。又比如功率因数低的问题，通常采用动态无功补偿方式进行补偿，电源中断和电压闪变通常需要加装DVR。又比如电能质量问题，通常加装APF、SVG、TCR或者DVR等设备，这就需要增加规划用电或者布置空间，对空间本身就比较进展的配电站或者系统来说是比较为难的事，同时这些电能质量治理设备主本身也是多由全控功率半导体器件组成，价格较高，会增加项目总投资。

目前，大部分PWM整流器是电压型或电流型的，采用功率定额控制的比较少，然而在蓄电池充电或某些特殊的应用场合下，需要根据不同阶段控制整流器直流侧的输出功率，而不是仅仅控制直流侧的电压或者电流。由于PWM整流并不是时刻工作在满功率状态下，尤其是当负载是蓄电池，其在进行充电时，刚开始充电电流或者说充电功率很大，需要很大的整流器容量；然而随着充电过程的继续，PWM整流器直流侧的功率和电流会逐渐减小，这时并网的整流的容量没有得到很好的利用，整流器处于低负荷状态；当电池充满电或者负载功率很小时，PWM整流器处于空载状态；当电池或者负载切除时，PWM整流器完全处于闲置状态，虽然挂在电网上，但是并没有起到任何作用；更有甚者，当电网缺少有功功率时，直流侧接入电池或者其他能产生电能的设备的普通PWM整流器并不能将有功功率回送到电网中。

因此，针对功率控制目标的PWM整流器的控制和应用方法中，没有能很好的利用PWM整流器富余的容量，电网电能质量需要进行治理，还需要加装价格不菲的电能质量治理装置，如何利用好PWM整流器的闲置富余容量改善用电环境，将有很有现实意义和社会效益。