一种统一电能质量控制器的实验系统与方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及统一电能质量控制器，尤其涉及一种统一电能质量控制器的实验系统及方法。
【背景技术】
[0002]当前日益增长的电力需求给电网的电力供应带来了新的挑战，一方面，应用于工业生产的非线性负载产生了大量的谐波电流和无功电流；另一方面，随着高新技术产业的兴起，电网中诸如高性能办公设备、精密实验仪器、精密控制设备等敏感性设备的应用呈逐年上升趋势，这些设备均需要电网提供稳定、不间断、可靠以及高质量的电能供应。统一电能质量控制器(Unified Power Quality Condit1ner, UPQC)作为一种电能质量综合治理装置，其电路上具有两个在直流侧互联的并联和串联逆变器，可同时实现电压质量和电流质量问题的综合治理，能够较好解决上述非线性设备对电网的电流污染以及电网向敏感设备的可靠供电问题。
[0003]目前针对UPQC功能进行实验验证存在以下问题:1)针对高压大容量的UPQC缺少实验平台实验验证，且由于UPQC功能较多，单一的功能实验电路已经无法满足该多种功能的实验需求；2)针对动态电压补偿功能验证时，电网电压波动一般采用调压器进行模拟，其电压调节精度低，且只能实现电压幅值的变化；针对无功补偿功能试验时，通常是直接向电网中注入一定量的无功功率，容易对电网电压造成波动与不稳定。因此，目前急需开发出一种兼具动态电压补偿、谐波抑制、无功补偿等多种功能的UPQC实验系统。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题就在于:针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种能够基于一个实验系统实现统一电能质量控制器的多种功能实验验证，且结构原理简单、操作简便、实验性能好的统一电能质量控制器的实验系统及方法。
[0005]为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为:
一种统一电能质量控制器的实验系统，包括:用于生成动态可调电压以模拟电网电压变化的可控电压生成单元、用于产生电流谐波以及提供非线性负载的谐波负载单元、用于产生无功功率的无功陪试单元以及旁路断路器QF2、第一断路器QF6、第二断路器QF7，所述可控电压生成单元与所述旁路断路器QF2并联后的一端接入电网电压，另一端连接统一电能质量控制器的串联侧，所述谐波负载单元通过第一断路器QF6、所述无功陪试单元通过第二断路器QF7分别连接至统一电能质量控制器的并联侧。
[0006]作为本发明系统的进一步改进:所述可控电压生成单元为高压变频器，所述高压变频器的输入端设置有输入断路器QF1，输出端设置有输出断路器QF3。
[0007]作为本发明系统的进一步改进:所述谐波负载单元为六脉波整流器电路，所述六脉波整流器电路包括六脉波整流器以及并联在所述六脉波整流器两端的电阻R。
[0008]作为本发明系统的进一步改进:所述谐波负载单元还包括第一变压器T3，所述第一变压器T3连接在所述第一断路器QF6与六脉波整流器电路之间。
[0009]作为本发明系统的进一步改进:所述无功陪试单元为静止无功发生器。
[0010]作为本发明系统的进一步改进:所述统一电能质量控制器的串联侧设置有第三断路器QF4、第二变压器T1，并联侧设置有第四断路器QF5、第三变压器T2，所述统一电能质量控制器的串联侧通过所述第三断路器QF4、所述第二变压器T1串联接入电源，所述统一电能质量控制器的并联侧通过所述第四断路器QF5、所述第三变压器T2并联接入电源。
[0011]本发明进一步提供一种基于上述实验系统的实验方法，当需要进行统一电能质量控制器的电压补偿和谐波抑制实验时，断开所述旁路断路器QF2以接入所述可控电压生成单元、闭合所述第一断路器QF6以接入谐波负载单元，通过控制所述可控电压生成单元产生动态可调电压进行UPQC的电压补偿、以及通过控制所述谐波负载单元产生谐波电流进行UPQC的谐波抑制；当需要进行统一电能质量控制器无功补偿实验时，闭合所述旁路断路器QF2以断开所述可控电压生成单元、闭合所述第二断路器QF7以接入无功陪试单元，通过控制所述无功陪试单元产生感性或容性的无功功率实现UPQC的无功补偿。
[0012]与现有技术相比，本发明的优点在于:
1)本发明通过可控电压生成单元产生动态可调电压来模拟电网的电压跌落与突升，使得可实现UPQC的动态电压恢复补偿功能，通过谐波负载单元模拟产生电流谐波以及提供非线性负载，使得可实现UPQC的谐波电流抑制功能，通过无功陪试单元产生无功功率，使得可以实现UPQC的无功补偿功能，从而通过控制旁路断路器QF2、第一断路器QF6、第二断路器QF7，对应的控制切入可控电压生成单元、谐波负载单元、无功陪试单元，即可基于一个实验系统实现UPQC多种功能的实验验证，结构原理简单且操作实现简便；
2)本发明通过可控电压生成单元产生动态可调电压实现动态电压恢复补偿功能，基于动态可调电压的电压调节精度高，能够精确的模拟电网的电压跌落与突升，从而实现高精度的UPQC动态恢复补偿实验验证；通过无功陪试单元产生无功功率，相比于传统的直接向电网中注入无功功率，不会对电网电压造成波动，保证电网电压的稳定性；
3 )本发明可控电压生成单元进一步采用高压变频器，通过高压变频器可实现对电网电压的幅值与相位进行高精度的调节控制，从而为UPQC的电压补偿工况提供高精度可控电压来模拟电网电压的波动，进一步提高UPQC动态电压恢复补偿功能实验验证性能；
4)本发明谐波负载单元进一步采用六脉波整流器电路，通过可控的六脉波整流器电路，可方便的控制产生相应的电流谐波以注入到电网中，同时充当非线性负载，能够提供良好的UPQC谐波电流抑制功能实验验证性能；
5)本发明无功陪试单元进一步采用SVG，通过SVG即可产生可控的感性或容性无功功率，由UPQC产生相反的无功功率进行循环对拖，从而实现UPQC的无功补偿功能，同时电网仅需提供UPQC与SVG的损耗能量，能够最大程度的减少电网的能量损耗。
【附图说明】
[0013]图1是本实施例统一电能质量控制器的实验系统的结构示意图。
[0014]图2是本实施例构成的UPQC电压补偿和谐波抑制功能实验电路的结构示意图。
[0015]图3是本实施例构成的UPQC无功补偿实验电路的结构示意图。
[0016]图例说明:1、可控电压生成单元；2、谐波负载单元；3、无功陪试单元。
【具体实施方式】
[0017]以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
[0018]如图1所示，本实施例统一电能质量控制器的实验系统，包括用于生成动态可调电压以模拟电网电压变化的可控电压生成单元1、用于产生电流谐波以及提供非线性负载的谐波负载单元2、用于产生无功功率的无功陪试单元3以及旁路断路器QF2、第一断路器QF6、第二断路器QF7，可控电压生成单元1与旁路断路器QF2并联后的一端接入电网电压(本实施例具体为10kV电网电压)，另一端连接统一电能质量控制器(UPQC)的串联侧，谐波负载单元2通过第一断路器QF6、无功陪试单元3通过第二断路器QF7分别连接至统一电能质量控制器(UPQC)的并联侧。
[0019]本实施例通过可控电压生成单元1产生动态可调电压，实现对10kV电网电压的可控调节输出来模拟电网的电压跌落与突升，使得可实现UPQC的动态电压恢复补偿功能，通过谐波负载单元2模拟产生电流谐波以及提供非线性负载，使得可实现UPQC的谐波电流抑制功能，通过无功陪试单元3产生无功功率，使得可以实现UPQC的无功补偿功能，从而通过控制旁路断路器QF2、第一断路器QF6、第二断路器QF7，对应的控制切入可控电压生成单元
1、谐波负载单元2、无功陪试单元3，即可基于一个实验系统实现UPQC多种功能的实验验证，结构原理简单且操作实现简便。
[0020]本实施例通过可控电压生成单元1产生动态可调电压实现动态电压恢复补偿功能，基于动态可调电压的电压调节精度高，能够精确的模拟电网的电压跌落与突升，从而实现高精度的UPQC动态恢复补偿实验验证；通过无功陪试单元3产生无功功率，相比于传统的直接向电网中注入无功功率，不会对电网电压造成波动，保证电网电压的稳定性。
[0021]本实施例中，可控电压生成单元1具体为高压变频器HVI (High VoltageInverter)，高压变频器HVI的输入端设置有输入断路器QF1，输出端设置有输出断路器QF3。高压变频器HVI通过闭合输入断路器QF1、输出断路器QF3接入，则