一種直流電力系統電能質量調節器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電力系統電能質量調節領域，更具體地，涉及一種直流電力系統電能質量調節器。
【背景技術】
[0002]隨著電力系統的發展，交流電力系統的缺點及局限性日益突出。在交流輸電線路中，除了有導線的電阻損耗外還有交流感抗的損耗，線路損耗大，遠距離輸電效率低。交流輸電線路中，任意一相發生永久性故障，必須全線停電，故障損失大。交流輸電必須同步運行，交流系統并網還要考慮相位的一致性，控制復雜。在交流配電網絡中，交流輸電能力受到同步發電機間功角穩定性問題的限制，且隨著輸電距離的增大，同步機間的聯系電抗增大，電流的相位在交流輸電系統的兩端會產生顯著的相位差，穩定性問題更加突出，使得交流輸配電能力受到更大限制。
[0003]與交流電力系統對應的直流電力系統不存在穩定性問題，切換更加容易，運行可靠性高；直流輸電時不會產生線路電容電流損耗，輸電效率高；輸送同樣的有功功率情況下，直流配電只有正負兩極兩根輸電線，無集膚效應，導線截面利用充分，能節省線材、塔材及線路走廊，輸電容量大，輸送距離遠;對絕緣介質的絕緣強度要求比交流低，直流電纜絕緣介質的投資少，適合海下電纜及城市配電網電纜輸電。采用直流電力系統后，將不再需要目前直流輸電技術的換流站，成本大幅度降低。直流輸電的兩條架空線通常采取相鄰布線，電流大小相同，方向相反，相距很近，產生的磁場幾乎可以完全抵消，具有環保優勢。隨著大量分布式能源接入電力系統，直流電力系統更方便于分布式能源的接入。近年來用戶用電形式中含直流環節的電器增多，本質上使用直流的電器增多，使用直流配電網之后，減少電能的變換過程，提高電能效率。預計在不久的將來，隨著直流技術進一步發展及完善，直流電力系統推廣勢在必行，將會在電力系統領域與交流電力系統并存甚至取代交流電力系統。
[0004]隨著社會的發展，現代用電設備對電能質量以及供電可靠性提出了越來越高的要求。在交流電力系統中，人們已經采取一系列FACTS裝置運用于交流電力系統的電能質量調節與治理。但是目前的電能質量調節裝置均是針對于交流電力系統設計的，很少有關于直流電力系統的電能質量調節器方面的研究及發明。一旦直流電力系統投入使用，同樣不可避免地會遇到類似的電能質量問題，現有的電能質量調節技術及裝置將基本上無法適應直流電力系統的要求。
【發明內容】
[0005]本發明提供一種直流電力系統電能質量調節器，實現直流電力系統的電能質量有效調節。
[0006]為了達到上述技術效果，本發明的技術方案如下:
[0007]—種直流電力系統電能質量調節器，包括電壓電流信號采集單元，其連接控制器，用于采集直流電力系統的母線電壓和電流信號，對該信號預處理后傳送給控制器；
[0008]控制器，其分別連接電壓電流信號采集單元、并聯型補償器、串聯型補償器和儲能單元，用于接收電壓電流信號采集單元的母線電壓和電流信號，對該信號進行分析處理，產生相應的控制指令并傳送給并聯型補償器、串聯型補償器和儲能單元；
[0009]用于進行電流補償的并聯型補償器，包括第一DC/DC雙向變換器和第一濾波單元；DC/DC雙向變換器，其分別連接控制器、直流儲能單元和第一濾波單元，用于接收控制器的控制指令，在該指令作用下控制自身開關器件的開斷，從而將直流儲能單元輸出的直流電能調整為合適的補償電流輸出給電力系統，或者將電力系統多余的直流電能傳送給直流儲能單元;濾波單元，其一端的兩個端口與第一DC/DC雙向變換器并聯，另一端的兩個端口與直流母線并聯，用于對直流儲能單元通過DC/DC雙向變換器輸出的直流電流進行濾波處理；
[0010]用于進行電壓補償的串聯型補償器，包括第二DC/DC雙向變換和第二濾波單元器；其分別連接控制器、儲能單元和濾波單元，用于接收控制器的控制指令，在該指令作用下控制自身開關器件的開斷從而將直流儲能單元輸出的直流電能調整為合適的補償電壓輸出給電力系統，或者將電力系統多余的直流電能傳送給儲能單元;濾波單元，其一端的兩個端口與第二 DC/DC雙向變換器并聯，另一端的兩個端口與直流母線串聯，且在該兩串聯接入點并聯一個電容，用于對儲能單元通過DC/DC雙向變換器輸出的直流電壓進行濾波處理；
[0011]儲能單元，其分別連接控制器、并聯型補償器的DC/DC雙向變換器和串聯型補償器的DC/DC雙向變換器，用于接收控制器的控制指令，在該指令控制下接收電力系統通過并聯型補償器和串聯型補償器輸出的直流電能或者通過并聯型補償器和串聯型補償器向電力系統提供的直流電能。
[0012]進一步地，所述控制指令包括電流補償指令、諧波電流補償指令、電流快速注入指令、電流控制指令、電壓補償指令、諧波電壓補償指令和回路切斷指令。
[0013]進一步地，所述調節器還包括兩個隔離型DC/DC雙向變壓器，其中一個隔離型DC/DC雙向變壓器的副邊連接并聯型補償器的第一濾波單元，原邊并聯直流母線；另一個隔離型DC/DC雙向變壓器的副邊連接串聯型補償器的第二濾波單元，原邊串聯直流母線。
[0014]與現有技術相比，本發明技術方案的有益效果是:
[0015]1、本發明在應用中，當直流電力系統的母線電壓發生電壓跌落或上升時，該混合型直流電力系統電能質量調節器可以在毫秒級時間內向直流電力系統注入直流電流或者吸收直流電流，同時也可以在毫秒級時間內向直流電力系統提供一個直流電壓，使直流電力系統的母線電壓保持恒定或者在一定的允許范圍內，達到穩定直流電力系統電壓的目的；
[0016]2、本發明在應用中，當直流電力系統的直流母線上出現諧波電流時，該混合型直流電力系統電能質量調節器可以濾除直流母線中的諧波電流，或當直流電力系統的直流母線上出現諧波電壓時，該混合型直流系統電能質量調節器可以濾除直流母線諧波電壓，平滑直流母線電壓及電流波形，實現電源側與負荷側之間的諧波隔離，阻止諧波在兩者之間雙向流動；
[0017]3、本發明在應用中，當直流電力系統出現開路故障時，該混合型直流電力系統電能質量調節器可以在開路故障發生的第一時間瞬時向直流電力系統注入直流電流，在等待備用回路切換過程中暫時支撐負荷的運行，同時平抑切換過程引起的波動，實現負荷從故障回路向備用回路的平穩轉移，防止開路故障的進一步擴大，有利于減少開路故障損失；
[0018]4、本發明在應用中，在直流電力系統備用回路與主回路之間進行相互切換過程時，該混合型直流電力系統電能質量調節器瞬時向直流電力系統注入或者吸收直流電流，平抑備用回路與主回路相互切換過程中引起的波動，實現負荷的平穩轉移；
[0019]5、本發明在應用中，可以實現對回路的最大通過電流的限制作用，方便對直流電力系統進行控制與管理；
[0020]6、本發明在應用中，當直流電力系統出現短路故障時，該混合型直流系統電能質量調節器可以在短路故障發生的第一時間瞬時切斷回路，限制直流電力系統短路時故障大電流，有利于快速切除故障，防止短路故障的進一步擴大；
[0021]7、本發明在應用中，儲能系統可以為混合型直流系統調節器提供或吸收直流系統會
[0022]8、本發明在應用中，開關管可采用IGBT/IGCT/GT0等全控器件，可以實現快速開通與關斷，動作速度快；
[0023]9、本發明在應用中，可實現直流電力系統與調節器之間能量的雙向流動；
[0024]10、本發明在應用中，開關管產生的高次諧波在通過濾波單元濾除，對直流電力系統本身影響較小；
[0025]11、本發明在應用中，如果調節器采用經隔離型雙向DC/DC變壓器接入直流電力系統，可以靈活方便地進行升壓和降壓，實現不同電壓等級的接入要求，便于調節器的器件選型與保護；同時還可以實現調節器與直流電力系統的電氣隔離作用。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發明的結構不意圖；
[0027]圖2為并聯型補償器結構示意圖；