一种有源电压质量控制器主旁路快速切换的方法与流程

本发明涉及电能质量治理领域，具体涉及一种有源电压质量控制器主旁路快速切换的方法。

背景技术：

偏远地区电力配网发展相对滞后，网架结构总体呈现，供电半径大，居民居住分散，主要的用电为居民生活用电，用电负荷零星分散在配电线路上，导致线路上产生了较大的电压降落，所以在线路的中后段，产生“低电压”问题，尤其是在用电高峰期，该种问题尤其突出。若采用传统的改造方式，产生很大的改造成本，且还有可能引发新的电网问题。在此基础上，考虑一种实施操作简单，经济效益好，且后期维护成本低的方式实现。

为解决电压跌落、过电压、欠电压及谐波的电能质量问题。拟采用一种新型的基于电力电子的单相串联型电压质量控制器。该装置由主路和旁路组成，自动检测电网电压，当检测到电网电压超出所设定的自动补偿的上下限时，就会从旁路供电切换到主路投入运行进行补偿，由于电压质量问题的出现是随时的，所以主路和旁路之间的切换随时可能发生。因此，为了保证后级用户供电的可靠性，就需要对旁路部分的可靠性进行加强。

目前现有的技术方案旁路部分是由单接触器组成，当电压恢复正常或者有源电压质量调节装置出现故障时，自动切换至旁路部分，发出接触器吸合信号，接触器吸合，继续为后级用户进行供电。当故障恢复，检测到电网电压异常时，控制器发出接触器切除信号，接触器断开，主路运行进行电压补偿。

如何确保在主旁路切换过程中，后级负载不断电，是本领域技术人员致力于解决的事情。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种有源电压质量控制器主旁路快速切换的方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种有源电压质量控制器主旁路快速切换的方法，所述有源电压质量控制器包括主路单元、旁路单元、交流电网、负载及检测电路，所述主路单元包括并联整流单元、母线电容单元及串联逆变单元，所述旁路单元由接触器与晶闸管并联构成，所述旁路单元通过接触器两端与晶闸管连接的中点接入交流电网与负载间，所述晶闸管由反向并联的两个晶闸管组成，所述有源电压质量控制器具有两个工作模式，分别为旁路待机模式和主路补偿模式，当电网电压正常时，旁路单元中的接触器持续吸合为负载供电；当检测到电网电压异常时，主路单元中并联整流单元运行，旁路晶闸管投入，切除接触器，而后导通主路单元中相应的igbt开关管，在晶闸管两端产生反压，强迫晶闸管关断，进入主路补偿模式。

优选地，旁路待机模式切换至主路补偿模式的具体过程如下：

a1）检测电路检测电网电压是否正常，如正常，则继续旁路单元运行；如否，进入步骤a2）；

a2）判断电网电压是否超出过欠压范围，如是，进入步骤a3）；如否，返回步骤a1）；

a3）主路单元中并联整流单元进入稳压，控制器发指令给晶闸管与接触器，要求晶闸管投入，接触器切除；

a4）确认晶闸管是否投入，如否，返回步骤a3）；如是，继续确认接触器是否切除，如是，进入步骤a5），如否，返回步骤a3）；

a5）控制器发指令给晶闸管，要求晶闸管切除，如晶闸管确认切除，进入步骤a6）；如晶闸管未切除，继续发送切除指令给晶闸管；

a6）主路单元中串联逆变单元投入工作，进行主路补偿模式。

作为一种具体的实施方式，步骤a5）中，当晶闸管投入，接触器切除后，控制器根据电网电压方向，导通主路单元中相应的igbt开关管，在晶闸管两端产生反压，强迫晶闸管快速关断。

优选地，主路补偿模式切换至旁路待机模式的具体过程如下：

b1）判断电网电压是否正常或者是否超出过欠压范围，如电网电压正常或未超出过欠压范围，进入步骤b2)；如电网电压异常或超出过欠压范围，则继续主路补偿模式；

b2）主路单元中串联逆变单元封脉冲，控制器发出指令，要求晶闸管投入、接触器投入；

b3）确认晶闸管是否投入，如否，返回步骤b2)；如是，确认接触器是否投入，如否，返回步骤b2)，如是，进入步骤b4）；

b4）控制器发出指令，主路单元停止运行，要求晶闸管切除，如晶闸管确认切除后进入步骤b5）；如晶闸管未切除，控制器发信号强制晶闸管切除；

b5）旁路单元投入工作，进入旁路待机模式。

优选地，步骤b4）中，主路单元停止运行后，投入接触器，接触器吸合，晶闸管自动关断。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明的有源电压质量控制器主旁路快速切换的方法，其通过反向并联的晶闸管在主路与旁路切换过程中作为桥接，实现了装置在主路与旁路切换过程中可以为后级用户提供稳定的供电，实现不断电切换，同时由于反向并联的晶闸管在切换过程中导通时间短，可直接自然散热，无需外加散热器对其进行散热。

附图说明

图1是有源电压质量控制器的电路拓扑图；

图2旁路待机模式切换至主路补偿模式过程的时序图；

图3主路补偿模式切换至旁路待机模式过程的时序图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例来对本发明的技术方案作进一步的阐述。

一种有源电压质量控制器主旁路快速切换的方法，该有源电压质量控制器包括主路单元、旁路单元、交流电网、负载及检测电路，参见图1所示。该主路单元包括并联整流单元、母线电容单元及串联逆变单元，所述旁路单元由接触器与晶闸管并联构成，所述旁路单元通过接触器两端与晶闸管连接的中点接入交流电网与负载间，该晶闸管由反向并联的两个晶闸管组成，该有源电压质量控制器具有两个工作模式，分别为旁路待机模式和主路补偿模式。当电网电压正常时，旁路单元中的接触器持续吸合为负载供电；当检测到电网电压异常，即发生高电压或低电压时，主路单元中并联整流单元运行，旁路晶闸管投入，切除接触器，而后导通主路单元中相应的igbt开关管，在晶闸管两端产生反压，强迫晶闸管关断，从而进入主路补偿模式。

参见图2所示，主路投入过程，即旁路待机模式切换至主路补偿模式的具体过程如下：

a1）检测电路检测电网电压是否正常，如正常，则继续旁路单元运行，即旁路单元运行、主路模块切除；如否，进入步骤a2）；

a2）判断电网电压是否超出过欠压范围，如是，进入步骤a3）；如否，返回步骤a1）；

a3）进入主路模块投入过程，主路单元中并联整流单元进入稳压，控制器发指令给晶闸管与接触器，要求晶闸管投入，接触器切除；

a4）确认晶闸管是否投入，如否，返回步骤a3）；如是，继续确认接触器是否切除，如是，进入步骤a5），如否，返回步骤a3），这里晶闸管投入时间＜10ms，接触器切除时间在100ms以内；

a5）控制器发指令给晶闸管，要求晶闸管切除，如晶闸管确认切除，进入步骤a6）；如晶闸管未切除，继续发送切除指令给晶闸管；

a6）晶闸管关断后，主路单元中串联逆变单元投入工作，进行主路补偿模式。

这里，步骤a5）中，当晶闸管投入，接触器切除后，控制器根据电网电压的正反向，导通主路单元中相应的igbt开关管，在晶闸管两端产生反压，强迫晶闸管快速关断。

参见图3所示，旁路投入过程，即主路补偿模式切换至旁路待机模式的具体过程如下：

b1）判断电网电压是否正常或者是否超出过欠压范围，如电网电压正常或未超出过欠压范围，进入步骤b2)；如电网电压异常或超出过欠压范围，则继续主路补偿模式；

b2）主路单元中串联逆变单元封脉冲，控制器发出指令，要求晶闸管投入、接触器投入；

b3）确认晶闸管是否投入，如否，返回步骤b2)；如是，确认接触器是否投入，如否，返回步骤b2)，如是，进入步骤b4），这里，晶闸管投入时间在10ms以内，接触器投入时间在100ms以内；

b4）控制器发出指令，主路模块切除，主路单元停止运行，要求晶闸管切除，如晶闸管确认切除后进入步骤b5）；如晶闸管未切除，控制器发信号强制晶闸管切除；

b5）旁路单元投入工作，进入旁路待机模式。

步骤b4）中，主路单元停止运行后，投入接触器，接触器吸合，晶闸管自动关断。

本发明的有源电压质量控制器主旁路快速切换的方法中，晶闸管只是在主旁路切换过程中起到了桥接的作用，工作时间极短，在10ms以内，因此无需在晶闸管处配备散热器；另外本发明在主旁路切换过程中主要是通过接触器和主路之间进行切换工作，属于稳态补偿，不会对后级用户的用电造成影响。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。