一種混合型大容量低成本UPQC電路結構的製作方法

2023-05-21 02:59:21

本實用新型涉及電氣工程領域，尤其涉及一種混合型大容量低成本UPQC電路結構。

背景技術：

隨著現代科學技術的發展，一方面，危害電能質量的因素不斷增加，例如，以電力電子裝置為代表的非線性負荷的使用、各種大型用電設備的啟停等；另一方面，各種複雜的、精密的、對電能質量敏感的用電設備不斷普及，如高性能辦公設備、精密實驗儀器、計算機、通訊及數據處理系統、精密生產過程的自動控制設備等，人們對電能質量及可靠性的要求越來越高。上述問題的矛盾愈來愈突出，這使得電能質量問題對電網和配電系統造成的直接危害和可能對人類生活和生產造成的損失也越來越大，電能質量的好壞直接關係到國民經濟的總體效益。

工業現有已經投入使用的電能質量裝置已有很多，如電力無源濾波器LC、有源濾波器APF、DVR、UPS、SVG等。但現有裝置都是針對單一的電能質量問題，電網/負荷中一般存在多種電能質量問題，要同時解決綜合的電能質量問題，必須同時裝配多種電能質量治理裝置，多種電能質量治理裝置協調配合之間易出現異常問題，導致治理效果差，或可能對電網造成更加嚴重的問題。

UPQC(統一電能質量控制器)作為一種綜合電能質量治理裝置，其串聯側具備DVR功能、UPS功能、電壓諧波治理功能；其並聯側具備SVG無功補償功能呢、APF電流諧波抑制功能。UPQC其串聯側和並聯側可單獨運行實現各自的功能，也可聯合運行實現統一的綜合功能。

在部分電力負荷和電網中，功率因數偏低，無功電流偏大，補償無功電流，提高功率因數是解決電能質量問題的一項重要指標。而因為IGBT器件的製作水平導致APF、UPQC單臺容量小，很難兼顧諧波抑制和無功補償的功能；而近年來基於MMC拓撲結構或各種級聯形式發展起來的大容量APF、UPQC設備，成本高，這是APF、UPQC設備難以普及應用的一個重要因素。

技術實現要素：

本實用新型的目的是針對現有技術的不足而提供一種混合型大容量低成本UPQC電路結構。

為解決上述技術問題，本實用新型採用的技術方案是：

一種混合型大容量低成本UPQC電路結構，包括兩個電壓型全控換流器(VSC1和VSC2)、串聯側耦合變壓器T1、直流儲能電容Cdc、串聯側換流器VCS1輸出低通濾波器L1和C1、並聯側換流器VSC2輸出低通濾波電抗L2、並聯側耦合變壓器T2、基波串聯諧振支路L基和C基、注入支路C注、投切開關K1和K2、無緣濾波器組PPF；UPQC採用三相三線制結構，其串聯側換流器VSC1通過輸出低通濾波器L1和C1與串聯側耦合變壓器T1的二次側繞組星形連接，串聯側耦合變壓器T1的一次側繞組串聯於電網中，所述投切開關K1與串聯側耦合變壓器T1的一次側繞組並聯；並聯側換流器VSC2經輸出濾波電抗L2與並聯側耦合變壓器T2的二次繞組星形連接，所述並聯側耦合變壓器T2的一次繞組與基波諧振支路L基和C基並聯，基波諧振支路L基和C基與注入支路C注串聯，注入支路C注通過投切開關K2接入電網。

進一步的，所述耦合變壓器T1、T2的變比均為1。

所述投切開關K1、K2均採用雙向晶閘管SCR。

所述無緣濾波器組PPF由n組單調諧濾波器組成。

本實用新型的有益效果表現在：

本實用新型的混合型大容量低成本UPQC電路結構，可大幅提升設備容量，等容量情況下大幅降低設備成本，提升設備運行自由度、安全和可靠性。

附圖說明

下面結合附圖對本實用新型作進一步詳述：

圖1是本實用新型的電路結構原理圖。

具體實施方式

請參閱圖1，一種混合型大容量低成本UPQC電路結構，包括兩個電壓型全控換流器(VSC1和VSC2)、串聯側耦合變壓器T1、直流儲能電容Cdc、串聯側換流器VCS1輸出低通濾波器L1和C1、並聯側換流器VSC2輸出低通濾波電抗L2、並聯側耦合變壓器T2、基波串聯諧振支路L基和C基、注入支路C注、投切開關K1和K2、無緣濾波器組PPF；UPQC採用三相三線制結構，其串聯側換流器VSC1通過輸出低通濾波器L1和C1與串聯側耦合變壓器T1的二次側繞組星形連接，串聯側耦合變壓器T1的一次側繞組串聯於電網中，所述投切開關K1與串聯側耦合變壓器T1的一次側繞組並聯；並聯側換流器VSC2經輸出濾波電抗L2與並聯側耦合變壓器T2的二次繞組星形連接，所述並聯側耦合變壓器T2的一次繞組與基波諧振支路L基和C基並聯，基波諧振支路L基和C基與注入支路C注串聯，注入支路C注通過投切開關K2接入電網。

所述耦合變壓器T1、T2的變比均為1。

所述投切開關K1、K2均採用雙向晶閘管SCR，可靈活控制UPQC投入/投出，減小系統損耗，提高可靠性和安全性。

所述無緣濾波器組PPF由n組單調諧濾波器組成，濾除的諧波次數和濾波器組數均根據負荷/電網中的諧波電流和無功電流情況而定，能靈活的補償無功電流和諧波電流，對提升系統穩定性、降低濾波器損耗、減小電能質量治理成本有明顯優勢。

混合型UPQC電路結構，UPQC僅負載治理高次諧波電流和治理電壓問題，顯著提升混合型UPQC設備的實際工作容量、降低電能質量治理設備的成本。

基波諧波振電路與耦合變壓器T2並聯關係，注入支路與基波諧振電路串聯。耦合變壓器T2與基波串聯諧振支路並聯，使換流器VSC2不承擔基波電壓，顯著降低並聯側換流器VSC2的耐壓值，故明顯降低IGBT成本。

直流側電容通過多個電容串並聯組成，以增大容量和耐壓值，直流儲能電容Cdc兩端同時連接串聯換流器VSC1和並聯換流器VSC2直流側。

基波諧振電路為L基和C基串聯電路、注入支路僅有C注構成；所述投切開關K1、K2根據實際運行情況控制UPQC是否/何時投入/投出系統。

本實用新型不局限於上述實施例，實施例只是示例性的，旨在用於解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。