将三相串联变流 单元与电网隔离，提高系统安全稳定性。
[0045] 串联滤波单元包括电感L1~L2,电容C1~C3,变压器T2中与串联接入A相交流电 的副边绕组对应的原边绕组的一端同时并联电容Cl和电感Ll的一端，电容Cl的另一端接 地；变压器T2中与串联接入B相交流电的副边绕组对应的原边绕组的一端同时并联电容 C2和电感L2的一端，电容C2的另一端接地；变压器T2中与串联接入C相交流电的副边绕 组对应的原边绕组的一端同时并联电容C3和电感L3的一端，电容C3的另一端接地。上述 三组原边绕组Nl的另一端同时通过开关Kl接地，当开关Kl为关断状态时，为星形不接地 方式，开关Kl为闭合状态时，为星形直接接地方式，副边绕组三相串入电网。电感L1~L3的 另一端同时接入上述的三相并联变流单元中，通过并联滤波单元，滤除了电网流入的高次 谐波以及输出有源补偿电流中的高次谐波，而且其中的串联电感值影响并联变流电路的容 量。
[0046] 如图3所示，三相串联变流单元包括IGBT管G1~G6,二极管D1~D6,三相串联变流 单元的交流侧为由上述电感L1~L3分别引入的A、B、C三相线路，直流侧分别引出直流正极 和负极。三相串联滤波单元直流侧正极同时并联IGBT管GUIGBT管G3、IGBT管G5的集电 极以及二极管D1、二极管D3、二极管D5的阴极。IGBT管Gl的集电极以及二极管Dl的阳 极同时并联IGBT管G2的集电极、二极管D2的阴极以及上述的电感LI ;IGBT管G3的集电 极以及二极管D3的阳极同时并联IGBT管G4的集电极、二极管D4的阴极以及上述的电感 L2 ;IGBT管G5的集电极以及二极管D5的阳极同时并联IGBT管G6的集电极、二极管D6的 阴极以及上述的电感L3。三相串联变流单元直流侧负极同时并联IGBT管G2、IGBT管G4、 IGBT管G6的发射极以及二极管D2、二极管D4、二极管D6的阳极。IGBT管G1~G6的门极同 时与上述的电流控制单元(模块Ul)相连并实现控制。三相串联变流单元工作在整流状态 时保持直流母线电压的稳定，工作在逆变状态时，通过串联耦合变压器向电网插入电压，在 配电网电压发生骤升骤降等波动时保持配电网电压的正常。
[0047] 如图2所示，上述的直流母线稳压单元包括蓄电池 DC1~DC2,储能电容C7~C8。三相 串联联变流单元直流侧的正极同时并联蓄电池 DCl的正极、电容C7的一端以及三相并联变 流单元直流侧的正极，穿联变流单元直流侧的负极同时并联蓄电池 DC2的负极、电容C8的 一端以及三相并联变流单元直流侧的负极，接地端同时并联蓄电池 DCl的负极、蓄电池 DC2 的正极以及电容C7~C8的另一端，C7和C8之间引出中线直接接地。
[0048] 直流母线稳压单元，在蓄电池的接通回路中设置开关（图中未画出）以控制蓄电池 的使用，在配电系统未发生故障时通过三相串联变流单元为储能器件充电，直流蓄电池不 投入使用。当配电系统发生单相接地故障时，直流蓄电投入使用为三相并联变流单元逆变 输出零序补偿电流提供直流侧电压支撑，当配电系统发生停电事故时，直流蓄电池投入使 用通过三相并联变流单元的逆变起到短时不间断电源的作用。
[0049] 如图4所示，上述的三相并联变流单元包括IGBT管G1'~G6'以及二极管D1'~D6'。 三相并联变流单元直流侧正极同时并联IGBT管Gl'、IGBT管G3'、IGBT管G5'的集电极以及 二极管D1'、二极管D3'、二极管D5'的阴极。IGBT管G1'的集电极以及二极管D1'的阳极同 时并联IGBT管G2'的集电极、二极管D2'的阴极以及三相并联变流单元的C相端；IGBT管 G3'的集电极以及二极管D3'的阳极同时并联IGBT管G4'的集电极、二极管D4'的阴极以 及三相串联变流单元的B相端；IGBT管G5'的集电极以及二极管D5'的阳极同时并联IGBT 管G6'的集电极、二极管D6'的阴极以及三相并联变流单元的C相端，三相并联变流单元的 A相端、B相端以及C相端组成三相并联变流单元的交流侧，交流侧与上述的并联滤波单元 相连。三相并联变流单元直流侧负极同时并联IGBT管G2'、IGBT管G4'、IGBT管G6'的发 射极以及二极管D2'、二极管D4'、二极管D6'的阳极。IGBT管G1'~G6'的门极同时与上述 的电压控制单元(模块U2)相连并实现控制，通过电压控制电网未发生故障而只是电能质量 存在问题时输出与负载谐波电流同幅值反相位的电流消除配电线路中的负载谐波电流，解 决非线性负载等引起的谐波污染问题。
[0050] 如图2所示，上述的并联滤波单元包括电容C4~C6,电感L4~L6。三相并联变流单 元交流侧的A相端串联电感L4之后同时并联电容C4的一端以及变压器T3中一组原边绕 组Nl中的一端，该原边绕组Nl的另一端以及电容C4的另一端接地，与该原边绕组相对应 的副边绕组并联在A相交流电与接地端之间；三相并联变流单元交流侧的B相端串联电感 L5之后同时并联电容C5的一端以及变压器T3中一组原边绕组Nl中的一端，该原边绕组 Nl的另一端以及电容C5的另一端接地，与该原边绕组相对应的副边绕组并联在B相交流电 与接地端之间；三相并联变流单元交流侧的C相端串联电感L6之后同时并联电容C6的一 端以及变压器T3中一组原边绕组Nl中的一端，该原边绕组Nl的另一端以及电容C6的另 一端接地，与该原边绕组相对应的副边绕组并联在C相交流电与接地端之间。
[0051] 具体工作过程及工作原理如下： 如图5所示，电压控制模块通过现有配电网中的互感器连续测量配电网的三相电压和 零序电压，当零序电压大于相电压的15%，判断发生了接地故障，并通过比较三相电压大小 并识别出故障相，此时三相并联变流单元工作在逆变状态，将直流母线稳压单元输出的直 流电逆变转换为交流电，并通过第一耦合变压器进行输出。电流控制单元控制三相并联变 流单元内开关器件的通断，向电网中注入所需补偿的零序电流。延时5s之后，减小零序电 流的注入，并再次对电网中的零序电压进行检测，并判断零序电压是否成比例下降，如果成 比例下降则表示故障点已经熄弧，此时停止继续注入零序电流，恢复配电网正常运行；如果 零序电压未长比例下降，则该故障点为永久接地故障，进行故障选线并隔离故障线路，使配 电网恢复正常。
[0052] 若电网中未出现接地故障，则本同时电能质量调节和小电流接地故障有源补偿消 弧的电路对电网进行实时电能质量调节。电路的主控芯片和信号处理电路对负荷侧电流和 线路电压进行检测，电流控制模块控制并联变流电路工作输出与负荷电流谐波成分幅值相 同相位相反的电流补偿配电线路中的电流谐波，当检测到电压发生波动时，电压控制模块 控制串联变流电路向配电线路插入电压值，解决电压波动问题，对配电系统的电能质量进 行有效的控制。
[0053] 为验证上述本同时实现电能质量调节和小电流接地故障有源补偿消弧的电路以 及方法的可行性，在MATLAB的S頂ULINK中搭建配电网环网闭环运行系统和电路模型进行 了仿真分析。补偿谐波功能仿真验证如下，三相负载采用三相不控整流桥的非线性负载，当 未发生接地故障时负荷侧三相电流波形如图6所示。由图6可知，负载电流中包含大量的 谐波成分，会严重影响主线路。为对比不成前后效果，在〇. 65S时电路投入使用，对谐波电 流进行补偿，补偿后的主线路A、B、C三相电流波形如图7所示，由图中可知，补偿后主线路 电流基本为正弦，谐波污染得到控制。
[0054] 电压骤降功能仿真图形如图8~9所示。在图8所示的三相线路波形中，同样是在 未发生接地故障，系统电压发生了电压骤降，因此会严重影响负荷侧各种负荷的正常工作。 在电路投入之后，其波形如图9所示，经仿真可以证明在未发生接地故障时，电路可以完成 谐波电流补偿，骤升骤降电压补偿等电能质量调节