(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利(10)授权公告号(45)授权公告日(21)申请号3.5(22)申请日2021.10.25(73)专利权人华瑞清能（北京）电力电子技术有限公司地址102299北京市昌平区科技园区创新路11号创业大厦1008室(72)发明人杨树楠(74)专利代理机构北京众合诚成知识产权代理有限公司11246代理人张文宝(51)Int.Cl.H02J3/00(2006.01)H02J3/16(2006.01)H02J3/18(2006.01)H02J3/28(2006.01)H02J3/32(2006.01)(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利(54)实用新型名称用于配网侧电能质量综合治理及节能增效装置(57)摘要本实用新型公开了属于电力电子技术领域的一种用于配网侧电能质量综合治理及节能增效装置；该装置由快速开关、AC/DC双向换流器、DC/DC双向换流器、采样控制管理系统构成。其中快速开关DL1串接于负荷和电网之间，AC/DC双向换流器和DC/DC双向换流器串接；通过并网开关接于电网侧的快速开关后面；采样控制管理系统通过三个电流互感器接入电网。本装置具有并网和离网工作模式，每种工作模式均涉及快速开关、DC/DC双向换流器、AC/DC双向换流器三者之间补偿模式和控制策略的配合。分用电时段综合治理。不仅仅具备电压暂降、短时中断治理和动态无功补偿功能，满足多样化供电需求，为用户所带来显著、持续的经济效益。权利要求书1页说明书5页附图4页CN2162521841.一种用于配网侧电能质量综合治理及节能增效装置，其特征是，所述配网侧电能质量综合治理及节能增效装置，由快速开关、AC/DC双向换流器、DC/DC双向换流器、采样控制管理系统构成；其中快速开关DL1串接于负荷和电网之间，接于电网侧，AC/DC双向换流器和DC/DC双向换流器串接；通过并网开关DL2接于电网侧的快速开关DL1后面；采样控制管理系统以数字信号处理器TMS320F28335为核心，通过穿心式电流互感器CT1、CT2、CT3接入电网；交流电压、直流电压直接接入采样控制管理系统。2.依据权利要求1所述用于配网侧电能质量综合治理及节能增效装置，其特征是，所述AC/DC双向换流器由并网开关DL2、预充电电阻R、旁路开关DL3、电感L、可关断器件组成的三相桥式换流器、电容器组成；AC/DC双向换流器具体由电容器C、IGBTV1～V6、反向并联二极管D1～D6、电感L、预充电电阻R、旁路开关DL3和并网开关DL2组成；其中快速开关DL1接于电网侧的A1、B1、C1上；二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6与IGBTV1、V2、V3、V4、V5、V6反向并联，组成三相桥式换流器；电容器C两端与三相桥式换流器的输出并联；三个电感L分别与三个预充电电阻R串联，三个电感L分别连接在三相桥式换流器的三项输入端；三个预充电电阻R并网开关DL2接于电网侧的快速开关DL1后面的A1、B1、C1上；旁路开关DL3并联在三个预充电电阻R两端；其中A1、B1、C1为配电网侧三相电源线所述用于配网侧电能质量综合治理及节能增效装置，其特征是，所述DC/DC双向换流器由IGBTV7～V8、反向并联二极管D7～D8、电感L、LEM直流电流互感器CT4、磷酸铁锂电池组E组成，并和AC/DC双向换流器连接；IGBTV7、V8和二极管D7、D8反向并联，电感L、LEM直流电流互感器CT4、磷酸铁锂电池组E串联后与V8并联，组成Buck‑Boost双向DC/DC电路。4.依据权利要求1所述用于配网侧电能质量综合治理及节能增效装置，其特征是，所述采样控制管理系统以数字信号处理器TMS320F28335为核心，交流电压、直流电压直接接入采样控制管理系统，其中，交流电流采样通过穿心式电流互感器CT1、CT2、CT3接入电网，交流电压采样直接接入负荷的三相电源线与AC/DC双向换流器的IGBTV1～V6控制极连接，PWM7‑8与DC/DC双向换流器IGBTV7～V8控制极连接。CN216252184用于配网侧电能质量综合治理及节能增效装置技术领域[0001]本实用新型属于电力电子技术领域，特别涉及一种用于配网侧电能质量综合治理及节能增效装置。背景技术[0002]大容量负荷投切、雷击、短路、接地等电网故障以及自然灾害都会产生电压暂降、短时中断等暂态电能质量上的问题，给科研园区、芯片加工等敏感负荷用户所带来巨大经济损失，其危害性已超过谐波、电压偏差、三相不平衡等稳态电能质量上的问题。目前电压暂降、短时中断治理装置主要有动态电压恢复器(DVR)、固态切换开关(SSTS)、不停电电源(UPS)等，都会存在缺陷，如DVR设备复杂，只能对短时、轻微暂降进行补偿；SSTS要求采用双路、独立电源，倒闸逻辑复杂，切换过程中出现较长停电时间；UPS只能应用于小容量负荷，响应速度慢，且伴有谐波污染等电能质量上的问题。上述设备一次性投资大，运行损耗高，不能产生直接经济效益，虽能解决一定电能质量上的问题但经济性极差，用户往往难以接受。[0003]针对现有治理装置的不足，本发明提出一种电能质量综合治理及节能增效装置，不仅仅具备电压暂降、短时中断治理和动态无功补偿功能，且能实现峰谷电价差套利运行、提升供电可靠性、满足多样化供电需求，改善电网运行环境的同时为用户所带来显著、持续的经济效益，非常适合于对经济性指标较为敏感的用户。实用新型内容[0004]本实用新型的目的是针对现存技术的不足提出一种用于配网侧电能质量综合治理及节能增效装置，其特征是，所述配网侧电能质量综合治理及节能增效装置，由快速开关、AC/DC双向换流器、DC/DC双向换流器、采样控制管理系统构成；其中快速开关DL1串接于负荷和电网之间，接于电网侧，AC/DC双向换流器和DC/DC双向换流器串接；通过并网开关DL2接于电网侧的快速开关DL1后面；采样控制管理系统以数字信号处理器TMS320F28335为核心，通过穿心式电流互感器CT1、CT2、CT3接入电网；交流电压、直流电压直接接入采样控制管理系统。[0005]所述AC/DC双向换流器由并网开关DL2、预充电电阻R、旁路开关DL3、电感L断器件组成的三相桥式换流器、电容器组成；AC/DC双向换流器具体由电容器C、IGBTV1～V6、反向并联二极管D1～D6、电感L、预充电电阻R、旁路开关DL3和并网开关DL2组成；其中快速开关DL1接于电网侧的A1、B1、C1上；二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6与IGBTV1、V2、V3、V4、V5、V6反向并联，组成三相桥式换流器；电容器C两端与三相桥式换流器的输出并联；三个电分别连接在三相桥式换流器的三项输入端；三个预充电电阻R并网开关DL2接于电网侧的快速开关DL1后面的A1、B1、C1上；旁路开关DL3并联在三个预充电电阻R两端；其中A1、B1、C1为配电网侧三相电源线为连接负荷 的三相电源线] 所述DC/DC双向换流器由IGBT V7～V8、反向并联二极管D7～D8、电感L 、LEM直流电流互感器CT4、磷酸铁锂电池组E组成，并和AC/DC双向换流器连接；IGBT V7、V8和二极管 CN216252184 、LEM直流电流互感器CT4、磷酸铁锂电池组E串联后与V8并联，组成Buck‑Boost双向DC/DC电路。 [0007] 所述采样控制管理系统以数字信号处理器TMS320F28335为核心，交流电压、直流电压 直接接入采样控制管理系统，其中，交流电流采样通过穿心式电流互感器CT1、CT2、CT3接入电 网，交流电压采样直接接入负荷的三相电源线与A C/DC双向换流器的 IGBT V1～V6控制极连接，PWM7‑8与DC/DC双向换流器IGBT V7～V8控制极连接。 [0008] 本实用新型的有益效果：动态补偿无功功率，稳定并网点电压，提高功率因数， 降低网损。利用峰谷电价差进行充放电管理，产生连续、可观的经济效益。系统出现电 压暂降、短时中断后，快速开关、AC/DC双向换流器和DC/DC双向换流器协调运行，为敏感、重 要负荷连续供电，避免电压暂降、短时中断带来的巨大经济损失。 附图说明 [0009] 图1为配网侧电能质量综合治理及节能增效装置主回路接线为配网侧电能质量综合治理及节能增效装置并网模式下充放电管理示意图。 [0011] 图3为本实施例一种配网侧电能质量综合治理及节能增效装置DC/DC变换器充电 模式下的控制策略示意图。 [0012] 图4为本实施例一种配网侧电能质量综合治理及节能增效装置并网模式下电压/ 无功补计算流程示意图。 [0013] 图5为本实施例一种配网侧电能质量综合治理及节能增效装置AC/DC双向换流器 并网模式下补偿算法。 [0014] 图6为本实施例一种配网侧电能质量综合治理及节能增效装置AC/DC双向换流器 离网模式下补偿算法。 [0015] 图7为本实施例一种配网侧电能质量综合治理及节能增效装置DC/DC变换器离电 模式下的控制策略示意图。 [0016] 图8为本实施例一种配网侧电能质量综合治理及节能增效装置电压暂降、电压中 断补偿策略示意图。 具体实施方式 [0017] 本实用新型提出一种用于配网侧电能质量综合治理及节能增效装置，该装置具有 并网和离网2种工作模式；在并网模式下，该装置提供无功支撑，稳定并网点电压，提高电网 侧功率因数，降低网损，同时通过不同时段的充放电管理实现削峰填谷，平抑负荷功率波 动，利用峰谷电价差为用户所带来直接经济效益；当系统出现电压暂降、短时中断时，装置通 过快速开关隔离系统故障，并产生负荷所需电压和功率，保证敏感、重要负荷的供电连续 性。下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。 [0018] 如图1所示为配网侧电能质量综合治理及节能增效装置主回路接线示意图，该配 网侧电能质量综合治理及节能增效装置，由快速开关、AC/DC双向换流器、DC/DC双向换流 器、采样控制管理系统构成；其中快速开关DL1串接于负荷和电网之间，接于电网侧，AC/DC双向 换流器和DC/DC双向换流器串接；通过并网开关DL2接于电网侧的快速开关DL1后面；采样控 制系统以数字信号处理器TMS320F28335为核心，通过穿心式电流互感器CT1、CT2、CT3接入 CN216252184 电网；交流电压、直流电压直接接入采样控制管理系统。[0019] 所述AC/DC双向换流器由并网开关DL2、预充电电阻R、旁路开关DL3、电感L 断器件组成的三相桥式换流器、电容器组成；AC/DC双向换流器具体由电容器C、IGBTV1～ V6、反向并联二极管D1～D6、电感L 、预充电电阻R、旁路开关DL3和并网开关DL2组成；其中快速开关DL1接于电网侧的A1、B1、C1上；二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6与IGBT V1、V2、V3、V4、 V5、V6反向并联，组成三相桥式换流器；电容器C两端与三相桥式换流器的输出并联；三个电 分别连接在三相桥式换流器的三项输入端；三个预充电电阻R并网开关DL2接于电网侧的快速开关DL1后面的A1、B1、C1上；旁路开关DL3 并联在三个预充电电阻R两端；其中A1、B1、C1为配电网侧三相电源线为连接负荷 的三相电源线；该AC/DC双向换流器为采用PWM控制模式、输出幅值、相位可控的三相电压 源；在并网模式下，并网开关DL2闭合，当采样控制管理系统检测到电压暂降、短时中断的异常情