分时复用灵活组态型多馈线电能质量柔性控制装置及方法

本发明涉及电力，具体涉及分时复用灵活组态型多馈线电能质量柔性控制装置及方法。

背景技术：

1、随着电动汽车、光伏场站等分布式资源占比不断升高，中压配电网的谐波、低电压、三相不平衡等电能质量问题日益突出。为实现配电网多馈线分布式资源的灵活调控与电能质量综合治理，以智能软开关为代表的柔性互联装置在配电网中的应用越来越广泛，其可以同时实现多馈线间的无功支撑、谐波补偿、电压不平衡抑制等功能。然而，现有的柔性互联装置对于电压暂降问题缺乏主动支撑能力。现有常见的电压暂降治理模块包含三相和单相结构，通过串联接入馈线可有效解决配电网电压暂态跌落问题。但现有电压暂降治理模块只针对特定的馈线固定安装治理，缺乏馈线间的灵活复用性，导致暂降治理模块闲置率较高、装置整体的经济性较差。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了分时复用灵活组态型多馈线电能质量柔性控制装置及方法，用以至少解决现有技术中电压暂降治理装置只针对特定的馈线固定安装治理，缺乏馈线间的灵活复用性的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、分时复用灵活组态型多馈线电能质量柔性控制装置，用于实现配电网m条馈线间的并联互联和串联互联，包括：并联侧和串联侧；

4、并联侧包括m个三相dc-ac逆变模块并联，三相dc-ac逆变模块的交流侧接入馈线端，直流侧接入直流母线；

5、串联侧包括至少3个单相动态电压恢复器s-dvr、多路选择开关和连接开关，每个s-dvr的直流侧均接入直流母线，交流侧经过多路选择开关和连接开关配合串联接入馈线，其中多路选择开关包括多路选线开关和多路选相开关，每个s-dvr通过多路选线开关的串联端口与m个多路选相开关相连，m个多路选相开关通过连接开关分别接入m路馈线。

6、优选的，每个三相dc-ac逆变模块均包括三个单相逆变单元，且每个单相逆变单元为上下对称结构，且均包括一个上桥臂和下桥臂；上桥臂和下桥臂内均包括桥臂电抗器larm和n个子模块sm，其中桥臂电抗器larm包括larmp和larmn；

7、每个桥臂内的各个sm之间串联，且在每一个单相逆变单元中，上桥臂内首位sm与直流母线正极相连，下桥臂内的末位sm与直流母线负极相连，上桥臂内的末位sm依次通过larmp和larmn与下桥臂内首位sm相连，且larmp和larmn的相连处引出与所在相的滤波电感lf的正极相连，lf的负极连接于馈线。

8、优选的，每个s-dvr包括第一相单元和第二相单元，其中第一相单元和第二相单元均分别包括上桥臂和下桥臂，每个桥臂包括桥臂电抗器larm和n个子模块sm，其中桥臂电抗器larm包括larmp和larmn；

9、每个桥臂内的各个sm之间串联，且在第一相单元和第二相单元中，每个上桥臂内首位sm与直流母线正极相连，下桥臂内的末位sm与直流母线负极相连，上桥臂内的末位sm依次通过larmp和larmn与下桥臂内首位sm相连；

10、第一相单元中的larmp和larmn的相连处引出与滤波电感lf的正极相连，lf的负极与滤波电容cf的正极相连并作为s-dvr的正输出端，第二相单元中的larmp和larmn的相连处引出与cf的负极相连并作为s-dvr的负输出端。

11、优选的，每个sm均包括晶体管s1、晶体管s2和直流侧电容ch；

12、晶体管s1的集电极与ch的正极相连，s1的发射极与s2的集电极相连，并引出端口1；s2的发射极与ch的负极相连并引出端口2；

13、上桥臂内的首位sm通过端口1与直流母线的正极相连；

14、两个直接相连的sm之间直接通过相邻的端口1和端口2进行串联；

15、上桥臂内的末位sm通过端口2与larmp的正极相连，larmp的负极与larmn的正极相连，larmn的负极与下桥臂内的首位sm的端口1相连；

16、下桥臂内的末位sm的端口2与直流母线的负极相连。

17、优选的，多路选择开关包括1个多路选线开关和m个多路选相开关；

18、多路选线开关包括m个输入端口和m个输出端口，每个多路选相开关包括1个输入端口和3个输出端口，且每个输入端口和输出端口均为正负双通道线路；

19、多路选线开关的m个输入端口的正通道线路分别与m个s-dvr的正输出端口相连，负通道线路与s-dvr的负输出端口相连；

20、多路选线开关的m个输出端口的正通道线路分别与m个多路选相开关的输入端口的正通道线路相连，负通道线路与多路选相开关输入端口的负通道线路相连；

21、每个多路选相开关的3个输出端口分别与对应馈线a、b、c 3相的连接开关相连，多路选相开关的输出端口中的正通道线路与连接开关的正极相连，负通道线路与连接开关的负极相连。

22、分时复用灵活组态型多馈线电能质量柔性控制方法，基于分时复用灵活组态型多馈线电能质量柔性控制装置，包括以下步骤：

23、1)判断出现电压跌落的故障馈线及对应的故障相数量；

24、2)多路选相开关分别接通对应的故障相；

25、3)根据故障线路的故障相数量，多路选线开关对应输出端口分别接入等于故障相数量的输入端口；

26、4)断开故障相的连接开关，s-dvr补偿对应的输出电压，以保障负载电压幅值不变。

27、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了分时复用灵活组态型多馈线电能质量柔性控制装置及方法，具有以下有益效果：

28、本发明提供了一种兼具潮流调控、无功支撑、谐波治理、电压暂降补偿等电能质量综合治理性能以及低成本运行的多馈线柔性控制装置，该控制装置通过增加多路选择开关，实现串联端口的灵活复用，大大减少了装置的端口数量和器件数量，降低了装置的综合成本，对于实现新型配电网高可靠、高经济运行具有重要意义。

技术特征：

1.分时复用灵活组态型多馈线电能质量柔性控制装置，其特征在于，用于实现配电网m条馈线间的并联互联和串联互联，包括：并联侧和串联侧；

2.根据权利要求1所述的分时复用灵活组态型多馈线电能质量柔性控制装置，其特征在于，每个三相dc-ac逆变模块均包括三个单相逆变单元，且每个单相逆变单元为上下对称结构，且均包括一个上桥臂和下桥臂；上桥臂和下桥臂内均包括桥臂电抗器larm和n个子模块sm，其中桥臂电抗器larm包括larmp和larmn；

3.根据权利要求1所述的分时复用灵活组态型多馈线电能质量柔性控制装置，其特征在于，每个s-dvr包括第一相单元和第二相单元，其中第一相单元和第二相单元均分别包括上桥臂和下桥臂，每个桥臂包括桥臂电抗器larm和n个子模块sm，其中桥臂电抗器larm包括larmp和larmn；

4.根据权利要求2或3所述的分时复用灵活组态型多馈线电能质量柔性控制装置，其特征在于，每个sm均包括晶体管s1、晶体管s2和直流侧电容ch；

5.根据权利要求1所述的分时复用灵活组态型多馈线电能质量柔性控制装置，其特征在于，多路选择开关包括1个多路选线开关和m个多路选相开关；

6.分时复用灵活组态型多馈线电能质量柔性控制方法，基于权利要求1-5任意一项所述的分时复用灵活组态型多馈线电能质量柔性控制装置，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
分时复用灵活组态型多馈线电能质量柔性控制装置及方法，该装置包括：并联侧和串联侧；该方法包括以下步骤：1)判断出现电压跌落的故障馈线及对应的故障相数量；2)多路选相开关分别接通对应的故障相；3)根据故障线路的故障相数量，多路选线开关对应输出端口分别接入等于故障相数量的输入端口；4)断开故障相的连接开关，S‑DVR补偿对应的输出电压，以保障负载电压幅值不变。本发明所公开的控制装置通过增加多路选择开关，实现串联端口的灵活复用，大大减少了装置的端口数量和器件数量，降低了装置的综合成本。

技术研发人员：涂春鸣,郭祺,朱淼,侯川川,张华赢,孙凯,侯玉超,肖凡
受保护的技术使用者：湖南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/6