本發(fā)明屬于輸配電技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種限流式統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器及其控制方法。

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展，各種形式的分布式能源、電動汽車以及多種非線性負(fù)荷的大量接入，給電網(wǎng)帶來了巨大的電能質(zhì)量問題。統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器（unified power quality conditioner，UPQC）作為一種綜合有源濾波器和動態(tài)電壓調(diào)節(jié)器功能的綜合電能質(zhì)量控制裝置，能夠快速綜合解決電壓、電流等多種電能質(zhì)量問題，同時該裝置還可以進(jìn)行無功補償，提高負(fù)荷的功率因數(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景。

UPQC由于其優(yōu)良的控制性能和綜合電能質(zhì)量治理能力受到了業(yè)界的青睞，但是其同其他串聯(lián)型柔性交流輸電裝置（flexible AC transmission system，F(xiàn)ACTS）一樣，由于串接在線路中，一旦負(fù)載側(cè)發(fā)生短路故障，UPQC的串聯(lián)變換器極容易因電力系統(tǒng)的短路故障而被損毀，這極大限制了UPQC裝置在電力系統(tǒng)中的大規(guī)模應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有通用的統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器極易因電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障而被損壞的缺陷，提供一種具有電容限壓功能的限流式統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器。

為此，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：一種限流式統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器，包括串聯(lián)變壓器、串聯(lián)變換器和濾波電感，所述串聯(lián)變壓器副邊中性點處串接一個帶有限流電感和限流電阻的三相橋式限流器，所述串聯(lián)變換器與濾波電感之間的連接處并聯(lián)防過充保護(hù)電路。

本發(fā)明在通用的統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器的基礎(chǔ)上接入三相橋式限流器和防過充保護(hù)電路，避免統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器中的變換器因電力系統(tǒng)短路故障而被損壞。三相橋式限流器的接入可以有效抑制電力系統(tǒng)短路電流對裝置的破壞。防過充保護(hù)電路用來防止短路過程中UPQC中的電容器過充造成的損壞。

在系統(tǒng)故障條件下，三相橋式限流器和防過充保護(hù)電路形成通路，短路電流不再進(jìn)入UPQC的串、并聯(lián)變換器，可以有效保護(hù)UPQC的串、并聯(lián)變換器。

進(jìn)一步地，所述的三相橋式限流器包括三相整流橋、兩個續(xù)流二極管、限流電感和限流電阻，所述的兩個續(xù)流二極管串聯(lián)跨接在三相整流橋輸出端，限流電阻和限流電感串聯(lián)后也跨接在三相整流橋輸出端并與兩個串聯(lián)的續(xù)流二極管并聯(lián)。

進(jìn)一步地，所述的三相整流橋包括6個整流管。

進(jìn)一步地，所述的整流管為晶閘管、可控型功率管、門極可關(guān)斷的電力電子器件或全控型電力電子器件。

進(jìn)一步地，所述的防過充保護(hù)電路包括4個續(xù)流管KT₁、KT₂、KT₃和KT₄，其中續(xù)流管KT₁、KT₂串聯(lián)形成支路，續(xù)流管KT₃、KT₄串聯(lián)形成支路，兩個支路反向并聯(lián)在一起，續(xù)流管KT₁、KT₂串聯(lián)連接處與KT₃、KT₄串聯(lián)連接處相連。

進(jìn)一步地，所述的續(xù)流管為晶閘管、可控型功率管、門極可關(guān)斷的電力電子器件或全控型電力電子器件。

本發(fā)明的另一目的在于提供上述限流式統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器的控制方法，其內(nèi)容如下：電力系統(tǒng)正常運行時，三相橋式限流器的6個整流管常加觸發(fā)脈沖，防過充電路的續(xù)流管觸發(fā)脈沖封鎖；當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，三相橋式限流器的6個整流管封鎖觸發(fā)脈沖，串、并聯(lián)變換器均閉鎖，防過充電路的4個續(xù)流管觸發(fā)導(dǎo)通，三相橋式限流器和防過充電路形成通路，短路電流不再進(jìn)入串、并聯(lián)變換器。

本發(fā)明具有的有益效果是：具有電容限壓功能的限流式統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器，能夠在有效地處理系統(tǒng)短路故障的同時，有效保護(hù)統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器核心部件串聯(lián)變換器的開關(guān)器件和電容器。

附圖說明

圖1是傳統(tǒng)UPQC（即通用UPQC）的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。

圖2是本發(fā)明的限流式統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器結(jié)構(gòu)模型圖。

圖3是本發(fā)明的限流式統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器在系統(tǒng)故障情況下的短路電流通路圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，對優(yōu)選實施例作詳細(xì)說明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。

圖1是通用的統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。圖1中，Usa, Usb和Usc分別表示系統(tǒng)電源交流側(cè)三相電壓，C表示UPQC的電容器。

圖2是本發(fā)明具有電容限壓功能的限流式電能質(zhì)量控制器結(jié)構(gòu)圖。圖2中，Usa, Usb和Usc分別表示系統(tǒng)電源交流側(cè)三相電壓，C表示UPQC的電容器，T₁、T₂、T₃、T₄、T₅、T₆表示橋式限流器中的6個整流管，D₁、D₂表示2個續(xù)流二極管，KT₁, KT₂, KT₃, KT₄表示防過充電路中的4個續(xù)流管，L_d表示限流電感，R表示限流電阻。

圖3是本發(fā)明具有電容限壓功能的限流式電能質(zhì)量控制器結(jié)構(gòu)模型在系統(tǒng)故障情況下的短路電流通路圖。

建立限流式統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器的具體步驟為：

步驟1：三相橋式限流器接入：

如圖1所示，統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器的通用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由串聯(lián)變換器、并聯(lián)變換器、串聯(lián)變壓器以及濾波電感組成。由于統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器的變換器主要采用全控型電力電子器件，這些器件過載能力較低，極容易因為系統(tǒng)發(fā)生短路故障而損壞。為了解決通用的UPQC的短路故障問題，在通用的UPQC串聯(lián)側(cè)的三相耦合變壓器副邊中性點串接一個帶有限流電感和限流電阻的三相橋式限流器（如圖2所示），從而使UPQC在短路故障下能夠有效抑制流經(jīng)UPQC變換器的短路電流，保護(hù)UPQC的器件。

步驟2：防過充電路的接入：

步驟1中，通用的UPQC接入了三相橋式限流器，可以有效抑制故障條件下流經(jīng)變換器的短路電流，但電容器存在過度充電的風(fēng)險。三相橋式限流器由三相整流橋、兩個續(xù)流二極管、限流電感和限流電阻組成，所述的兩個續(xù)流二極管串聯(lián)跨接在三相整流橋輸出端，限流電阻和限流電感串聯(lián)后也跨接在三相整流橋輸出端并與兩個串聯(lián)的續(xù)流二極管并聯(lián)。所述的三相整流橋有6個整流管。

為了防止變換器的電容器在系統(tǒng)短路故障條件下過度充電而損壞電容器或變換器，在步驟1的基礎(chǔ)上，UPQC串聯(lián)側(cè)變換器與濾波電感之間連接處并聯(lián)防過充保護(hù)電路。防過充保護(hù)電路是由4個續(xù)流管KT₁, KT₂, KT₃, KT₄構(gòu)成，其中續(xù)流管KT₁、KT₂串聯(lián)形成支路，續(xù)流管KT₃、KT₄串聯(lián)形成支路，兩個支路反向并聯(lián)在一起，KT₁、KT₂串聯(lián)連接處與KT₃、KT₄串聯(lián)連接處相連，如圖2所示。將防過充電路接在串聯(lián)換流器和串聯(lián)側(cè)濾波電感之間，系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，可以發(fā)揮濾波電感的限流作用。

步驟3：運行控制策略：

系統(tǒng)正常運行時，三相橋式限流器的6個整流管T₁、T₂、T₃、T₄、T₅、T₆常加觸發(fā)脈沖，防過充電路的續(xù)流管KT₁, KT₂, KT₃, KT₄觸發(fā)脈沖封鎖；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)上短路故障時，三相橋式限流器的6個整流管封鎖觸發(fā)脈沖，并聯(lián)變換器和串聯(lián)變換器均閉鎖，防過充電路的續(xù)流管KT₁, KT₂, KT₃, KT₄觸發(fā)導(dǎo)通，三相橋式限流器和防過充電路形成通路，短路電流不再進(jìn)入串、并聯(lián)變換器，以AB相電流通路為例展示，如圖3所示，可以有效保護(hù)串、并聯(lián)變換器。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。