[发明专利]一种集成光伏的新型统一电能质量调节装置及其控制方法

说明书

一种集成光伏的新型统一电能质量调节装置及其控制方法，装置包括串联变压器，串联变换器，并联变换器，直流母线电容，boost变换器和光伏阵列。当电网电压降低时，启用复功率控制法，串联变换器可以为负载提供有功功率和无功功率；当电网电压正常时及电网电压升高，串联变换器工作在整流状态，并联变换器工作在逆变状态，直流母线电容处于充电状态；当电网电压下降，串联变换器随电网电压跌落程度加深而分别工作于整流状态和逆变状态，直流母线电容随跌落程度加深而处于充电状态和放电状态，并联变换器随电网电压跌落程度加深而分别工作于逆变状态和整流状态；电网电压中断时，光伏阵列通过boost变换器连接到直流母线向负载提供功率。

技术领域

本发明涉及电能质量治理领域，尤其涉及一种集成光伏的新型统一电能质量调节装置及其控制方法。

背景技术

现今电力系统对可再生能源装置的需求越来越多，特别是在低压配电系统中。这是导致可再生能源系统的渗透率增加的原因。这些功率电子负载虽然能量效率高，但是将谐波电流注入到电网中，引起在公共耦合点(Point of Common Coupling，PCC)处的失真。此外，有些电力电子负载对电压的干扰敏感，在弱分配系统中，由于清洁能源(如风能和太阳能)的间歇性，导致PCC电压波动从而影响敏感的电力负载，例如可调速驱动器，照明系统等，这可能导致频繁跳闸、误操作，影响电力系统稳定运行以及带来经济成本问题。

统一电能质量调节装置(Unified Power Quality Conditioner，UPQC)可以实现负载电压调节以及电网电能质量的改进，能够解决PCC侧电源质量问题。但常规UPQC的串联变换器在额定电压条件下处于空闲状态。

综上所述，有必要发明一种集成光伏的新型统一电能质量调节装置，以解决现有电能质量以及统一电能质量调节方面存在的诸多问题。

发明内容

针对现有技术中存在的改善传统UPQC串联变换器利用率低、不能在电压中断时长时间供电的问题，本发明提供一种集成光伏的新型统一电能质量调节装置及其控制方法。

为实现上述目标，本发明提供如下技术方案：

一种集成光伏的新型统一电能质量调节装置，其组成器件包括：

串联变压器，一次侧串联于在电网与负载之间，二次侧与串联变换器相连，起到串接电网与串联变换器以及隔离串、并联变换器的功能；

串联变换器，通过串联变压器接入电网远离负载的一侧，直流母线与其并联；作为正弦电流源运行，能够为负载提供有功功率与无功功率，通过控制串联变换器，能够实现控制供电主通道的电流值功能以及稳定直流母线电压；

并联变换器，一端与串联变换器共用直流母线，另一端与负载并联；作为正弦电压源运行，能够为负载提供有功功率与无功功率，通过控制并联变换器，能够实现控制负载两端的电压值始终为给定的额定值；

直流母线电容，与串联变换器和并联变换器并联；用于维持直流侧电压，补偿负载无功功率；

boost变换器，用于连接光伏阵列与直流母线电容；由于光伏电池电压较低通过将boost变换器向统一电能质量调节装置提供功率，控制boost变换器能够实现光伏电池恒压输入；

光伏电池阵列，经boost变换器并联于直流母线，光伏电池可以为负载提供一部分功率，以节省电网的能源；为保证串联变换器的传输效率，其传输的功率设计为不超过负载功率的30％；如果电网发生电压中断，可以通过并联逆变器为负载提供所需的全部功率。

本发明一种集成光伏的新型统一电能质量调节装置的工作过程如下：

1.当电网电压降低时，启用复功率控制法，串联变换器可以为负载提供有功功率和无功功率，从而提高串联变换器的利用效率；