一种电能质量控制器及控制方法与流程

本发明涉及输配电，尤其涉及一种电能质量控制器及控制方法。

背景技术：

1、随着光伏、风机以及非线性负载占比增高，配电网电能质量问题日益严峻，如：电压闪变、电压跌落、谐波等。与此同时，现代工业技术飞速发展，大量的敏感负荷不断在电力系统中得到应用，从而使得电力用户对电能质量的要求越来越高。统一电能质量控制器(unified power quality conditioner，upqc)作为典型的综合电能质量治理装置，可以同时解决电压和电流质量问题，逐渐受到众多学者的青睐。对于典型传统upqc拓扑结构，串联侧变换器经lc型滤波器与串联变压器串入电网；并联侧变换器经l型滤波器与并联变压器挂接于电网；串并联变换器间通过直流电容连接；但现有电能质量控制器缺乏消弧等功能，因此故障消除能力不足。

技术实现思路

1、本发明提供了一种电能质量控制器及控制方法，以解决现有电能质量传感器故障消除能力不足的技术问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种电能质量控制器，包括：串联变换器、并联变换器和直流侧电容；其中，所述并联变换器为三相四桥臂变换器，包括：第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管和第八开关管；

3、所述串联变换器的一侧与电网连接，所述串联变换器的另一侧与所述直流侧电容连接；

4、所述第一开关管的第一端、第三开关管的第一端、第五开关管的第一端和第七开关管的第一端共同与所述直流侧电容的正极连接；

5、所述第一开关管的第二端与所述第二开关管的第一端共同与所述电网的a相线路连接；

6、所述第三开关管的第二端与所述第四开关管的第一端共同与所述电网的b相线路连接；

7、所述第五开关管的第二端与所述第六开关管的第一端共同与所述电网的c相线路连接；

8、所述第七开关管的第二端与所述第八开关管的第一端共同接地；

9、所述第二开关管的第二端、第四开关管的第二端、第六开关管的第二端和第八开关管的第二端共同与所述直流侧电容的负极连接。

10、本发明的并联变换器为三相四桥臂变换器，除了具有与电网三相线路连接的桥臂外，还具有一个接地桥臂；从而在处理电网非接地故障的基础上，可通过非故障桥臂和接地桥臂实现电网接地故障的消弧，从而拓展了消弧功能，增强了故障消除能力。

11、进一步地，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管、所述第四开关管、所述第五开关管、所述第六开关管、所述第七开关管和所述第八开关管为mos管、三极管和igbt中的一种。

12、进一步地，该电能质量控制器还包括：l滤波器；

13、所述第一开关管的第二端与所述第二开关管的第一端共同与所述l滤波器的a相正极连接；

14、所述第三开关管的第二端与所述第四开关管的第一端共同与所述l滤波器的b相正极连接；

15、所述第五开关管的第二端与所述第六开关管的第一端共同与所述l滤波器的c相正极连接；

16、所述第七开关管的第二端与所述第八开关管的第一端共同与所述l滤波器的n相正极连接；

17、所述l滤波器的a相负极与所述电网的a相线路连接，所述l滤波器的b相负极与所述电网的b相线路连接，所述l滤波器的c相负极与所述电网的c相线路连接，所述l滤波器的n相负极接地。

18、进一步地，该电能质量控制器，还包括：并联变压器；

19、所述l滤波器的a相负极与所述并联变压器的一次侧a端连接，所述l滤波器的b相负极与所述并联变压器的一次侧b端连接，所述l滤波器的c相负极与所述并联变压器的一次侧c端连接，所述l滤波器的n相负极与所述并联变压器的一次侧n端连接；

20、所述并联变压器的二次侧a端与所述电网的a相线路连接，所述并联变压器的二次侧b端与所述电网的b相线路连接，所述并联变压器的二次侧c端与所述电网的c相线路连接，所述并联变压器的二次侧d端接地。

21、进一步地，所述串联变换器为三相三桥臂变换器，包括：第九开关管、第十开关管、第十一开关管、第十二开关管、第十三开关管和第十四开关管；

22、所述第九开关管的第一端、第十一开关管的第一端、第十三开关管的第一端与所述直流侧电容的正极连接；

23、所述第九开关管的第二端与所述第十开关管的第一端共同与所述电网的a相线路连接；

24、所述第十一开关管的第二端与所述第十二开关管的第一端共同与所述电网的b相线路连接；

25、所述第十三开关管的第二端与所述第十四开关管的第一端共同与所述电网的c相线路连接；

26、所述第十开关管的第二端、第十二开关管的第二端、第十四开关管的第二端共同与所述直流侧电容的负极连接。

27、进一步地，还包括：串联侧滤波电感；

28、所述第九开关管的第二端与所述第十开关管的第一端共同与所述串联侧滤波电感的a相正极连接；

29、所述第十一开关管的第二端与所述第十二开关管的第一端共同与所述串联侧滤波电感的b相正极连接；

30、所述第十三开关管的第二端与所述第十四开关管的第一端共同与所述串联侧滤波电感的c相正极连接；

31、所述串联侧滤波电感的a相负极与所述电网的a相线路连接，所述串联侧滤波电感的b相负极与所述电网的b相线路连接，所述串联侧滤波电感的c相负极与所述电网的c相线路连接。

32、进一步地，该电能质量控制器还包括：串联侧滤波电容；

33、所述串联侧滤波电感的a相负极与所述串联侧滤波电容的a相正极连接，所述串联侧滤波电感的b相负极与所述串联侧滤波电容的b相正极连接，所述串联侧滤波电感的c相负极与所述串联侧滤波电容的c相正极连接；

34、所述串联侧滤波电容的a相负极、所述串联侧滤波电容的b相负极和所述串联侧滤波电容的c相负极共同接地。

35、另一方面，本发明实施例还提供了一种电能质量控制方法，应用于如本发明实施例所述的电能质量控制器，包括：

36、当电网发生非接地故障时，通过串联变换器补偿电网电压，并通过并联变换器的接地桥臂进行脉冲封锁以补偿负载无功功率；当电网发生接地故障时，根据所述并联变换器的接地桥臂和所述并联变换器的非故障桥臂，输出消弧电流。

37、本发明中的并联变换器除了三相桥臂外，还具有接地桥臂；从而除了可处理非接地故障，还可以通过接地桥臂和非故障桥臂实现消弧，从而提高了故障消除能力。

38、进一步地，所述当电网发生非接地故障时，通过串联变换器补偿电网电压，并通过并联变换器的接地桥臂进行脉冲封锁以补偿负载无功功率，包括：

39、采集电网的线电压，基于所述线电压和线电压参考值之间差值，通过pi控制器计算得到电流参考值；采集直流侧电压，基于所述直流侧电压和直流侧电压参考值之间的差值，通过pi控制器计算得到有功电流参考值；检测负载电流和所述并联变换器的输出电流，通过相位变换得到无功分量参考值；

40、采集所述串联变换器的输出电流，基于所述电流参考值和所述串联变换器的输出电流，生成第一控制信号，以使所述串联变换器根据所述第一控制信号补偿电网电压；检测所述并联变换器的输出电流，基于所述有功电流参考值、无功分量参考值和所述并联变换器的输出电流，生成第二控制信号，以使所述并联变换器根据所述第二控制信号补偿无功功率。

41、进一步地，所述当电网发生接地故障时，根据所述并联变换器的接地桥臂和所述并联变换器的非故障桥臂，输出消弧电流，包括：

42、获取消弧电压参考值，检测所述并联变换器的非故障桥臂的消弧电流；

43、根据所述消弧电流和所述消弧电流参考值之间的差值，经pi控制器生成第一调制波；

44、根据pwm调制，将所述第一调制波调制得到第三控制信号，以使所述并联变换器根据所述第三控制信号控制所述接地桥臂和所述非故障桥臂调节消弧电流。