本發(fā)明涉及一種負荷質(zhì)量調(diào)節(jié)器，尤其涉及一種基于超級電容的負荷質(zhì)量調(diào)節(jié)器。

背景技術(shù)：

隨著電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的惡化和電力用戶對電能質(zhì)量的要求越來越高，電能質(zhì)量問題的責(zé)任劃分和綜合解決已經(jīng)成為當(dāng)前電力系統(tǒng)的重要研究課題之一。對于公共連接點（PCC）處的電能質(zhì)量擾動，采用分離責(zé)任的方法處理電能質(zhì)量問題，即供電企業(yè)（電源）對電壓質(zhì)量和供電可靠性負責(zé)，電力用戶（負荷）對電流質(zhì)量負責(zé)，這一方法力圖保持供電公司和電力用戶間的責(zé)任平衡，實踐中具有很強的可操作性。由此設(shè)想，從供電和用電的立場可以將電能質(zhì)量問題分為供電質(zhì)量和負荷質(zhì)量問題，供電質(zhì)量包括電壓質(zhì)量和供電可靠性，由供電方負責(zé)；負荷質(zhì)量指用戶用電設(shè)備的電流質(zhì)量，由電力用戶保證，則可以實現(xiàn)電能質(zhì)量問題的責(zé)任分離，為電能質(zhì)量問題的綜合協(xié)調(diào)解決提供理論依據(jù)。

負荷質(zhì)量問題，如諧波主要由非線性負載引起，同時大量電力電子裝置的應(yīng)用導(dǎo)致了電網(wǎng)諧波水平逐年升高；又如造成電壓波動與閃變的擾動源為交直流電弧爐、電弧焊機、工業(yè)軋機、絞車、電力牽引機車等用電設(shè)備；部分電壓暫降由大容量沖擊性負荷的啟動引起。這些電能質(zhì)量問題或直接或間接地由負荷運行特性，即負荷質(zhì)量所引發(fā)，顯然，改善負荷質(zhì)量是解決電能質(zhì)量問題行之有效的手段之一。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服負荷質(zhì)量調(diào)節(jié)效率較低的難題，本發(fā)明提出一種基于超級電容的負荷質(zhì)量調(diào)節(jié)器。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

采用負荷質(zhì)量調(diào)節(jié)器和負荷并聯(lián)運行，通過有源濾波、無功和負序補償、短時有功支持等作用使得從系統(tǒng)側(cè)看負荷達到上述理想負荷的條件，實現(xiàn)改善電能質(zhì)量的目標。

基于超級電容的負荷質(zhì)量調(diào)節(jié)器包括并聯(lián)型電力有源濾波器、并聯(lián)型電力有源濾波器控制器、超級電容儲能系統(tǒng)、超級電容儲能控制四個部分組成。

所述并聯(lián)型電力有源濾波器的直流母線上配置了儲能設(shè)備及其斬波控制電路，并與和負荷并聯(lián)運行。

所述并聯(lián)型電力有源濾波器控制器采用坐標變換檢測補償電流獲取指令信號并用滯環(huán)電流控制得到PWM 控制信號。

所述超級電容儲能系統(tǒng)采用來個IGBT為儲能系統(tǒng)的升降壓斬波IGBT，兩個二極管為防止超級電容反極性充電的保護二極管。

所述超級電容儲能控制按負荷有功變動范圍或發(fā)生供電中斷時短時向負荷提供全部功率來配置。

本發(fā)明的有益效果是：基于超級電容的負荷質(zhì)量調(diào)節(jié)器配置有超級電容儲能的電壓源型四象限變流器，它與負荷并聯(lián)運行，可以快速補償波動的、非線性的或有啟動沖擊性質(zhì)的負荷電流的諧波、無功、負序及變動的有功分量，使得由系統(tǒng)側(cè)只需向負荷提供單位功率因數(shù)、電流正弦、基本恒定沒有沖擊的有功功率。

附圖說明

圖1 并聯(lián)型有源電力濾波器。

圖2 并聯(lián)型有源電力濾波器控制器。

圖3 儲能系統(tǒng)。

具體實施方式

并聯(lián)型電力有源濾波器是基于IGBT的三相電壓源變流器，超級電容通過DC-DC變換連接到ULQC 的高壓直流母線上。圖1中，VT1～VT6構(gòu)成ULQC 逆變器，除了具有濾波及動態(tài)無功補償功能外，由于設(shè)置了儲能系統(tǒng)，還可以短時間內(nèi)向負荷提供有功功率。在負荷由重載突變?yōu)檩p載、甚至空載時，也可以快速吸收突減的有功功率，避免系統(tǒng)電壓的劇烈變動。SC 是超級電容，單體電容的耐壓很低，一般低于3V，因此實際應(yīng)用中要將大量的電容器串聯(lián)，達到可用的電壓水平。進行有功補償時，通過VT8構(gòu)成的升壓斬波（Boost）電路將超級電容端電壓升至需要的直流母線電壓，并保持在規(guī)定的電壓值附近，VT1～VT6作為PWM 逆變器工作；而需要對SC充電或吸收部分有功功率時，通過VT7構(gòu)成的降壓斬波（Buck）電路完成，VT1～VT6作為PWM 整流器工作。

并聯(lián)型電力有源濾波器控制器的主要控制思路為，采用坐標變換檢測補償電流獲取指令信號并用滯環(huán)電流控制得到PWM 控制信號?？刂葡到y(tǒng)采用電流內(nèi)環(huán)控制及電壓外環(huán)控制。電流內(nèi)環(huán)控制通過控制開關(guān)器件的動作實現(xiàn)對指令電流軌跡的跟蹤，達到在保證控制穩(wěn)定性和一定精度的同時具有快速響應(yīng)和魯棒性。由于滯環(huán)電流控制方式的電路實現(xiàn)簡單、具有無條件穩(wěn)定、快速響應(yīng)和較強的魯棒性。因此，并聯(lián)型電力有源濾波器采用滯環(huán)電流控制器使得各相交流側(cè)實際電流與給定電流的誤差被約束在滯環(huán)帶內(nèi)。電壓外環(huán)控制實現(xiàn)并聯(lián)型電力有源濾波器從系統(tǒng)吸收有功電流補償自身損耗、維持逆變器直流側(cè)電壓恒定及通過VT7對SC充電。

圖3中SC 為超級電容，VD1、VD2 為防止超級電容反極性充電的保護二極管，LSC 為斬波電感，VT7、VT8 為儲能系統(tǒng)的升降壓斬波IGBT，DC-Link 連至并聯(lián)型電力有源濾波器逆變器的正負直流母線。對于波動負荷，系統(tǒng)可以維持輸出一基本恒定的功率，波動功率部分由并聯(lián)型電力有源濾波器補償。當(dāng)負荷汲取的有功功率小于系統(tǒng)提供的基本功率，則功率差值被并聯(lián)型電力有源濾波器吸收，對超級電容儲能系統(tǒng)充電，并聯(lián)型電力有源濾波器的換流器工作于高頻整流模式；當(dāng)負荷汲取的有功功率大于系統(tǒng)提供的基本功率，則功率差值由并聯(lián)型電力有源濾波器提供，超級電容儲能系統(tǒng)放電，并聯(lián)型電力有源濾波器的換流器工作于高頻逆變模式。