【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力电子，尤其是涉及一种基于频分复用技术的统一电能质量调节器拓扑结构及其控制方法。
技术介绍
1、由于大量电力电子装置的广泛应用，输配电环节和用电终端的非线性负载大量増加，引起电网电流、电压波形畴变，造成电网的谐波污染，影响了电网的安全稳定运行。特别是在农村或城镇的低压配网，由于线路长、负荷多样化，存在功率因数低、三相不平衡、电压不合格、谐波等多种电能质量问题，严重影响供电质量。统一电能质量调节器(unifiedpower quality conditione，upqc)作为一种拥有综合补偿功能的电能质量调节装置，它将串联有源滤波器和并联有源滤波器组合起来，从而可以充分发挥串、并联有源滤波器在电力系统应用中的优势，具备综合的电能质量调节功能。在电能质量问题日益严重的今天，这无疑是一种有着广阔应用前景的装置。
2、传统upqc在串联交流侧需要使用工频变压器，工频变压器的存在严重影响了设备的功率密度，为此现有研究通过在直流端口采用高频隔离变压器，以显著提升设备功率密度，目前常规的高频隔离型upqc由串联交流侧变换器、高频隔离型dc-dc、并联交流侧变换器三级构成，其结构复杂，成本较高。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于频分复用技术的统一电能质量调节器拓扑结构及其控制方法，能够在保证功率密度的同时降低设备结构复杂度、减少构造成本。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于频分复用技术的
3、所述串联交流侧变换器的交流端同时与串联交流侧滤波器、三相谐振腔相连接，以复用为工频及高频输出端，通过频分复用的方式与串联交流侧和三相谐振腔实现能量交互，所述串联交流侧变换器的直流端连接有串联交流侧直流电容。
4、进一步地，所述并联交流侧滤波器的一端连接三相电网、另一端连接并联交流侧变换器的交流端。
5、进一步地，所述串联交流侧滤波器的一端连接三相电网、另一端连接串联交流侧变换器的交流端。
6、进一步地，所述三相谐振腔内嵌有高频变压器，用于实现高频隔离。
7、进一步地，所述并联交流侧滤波器采用l结构或lcl结构。
8、进一步地，所述串联交流侧滤波器采用lc结构。
9、进一步地，所述并联交流侧变换器采用三相全桥结构，其中的功率开关器件采用igbt功率开关器件、sic功率开关器、gan功率开关器或mosfet功率开关器件。
10、进一步地，所述串联交流侧变换器包括三个h桥，其中的功率开关器件采用igbt功率开关器件、sic功率开关器、gan功率开关器或mosfet功率开关器件。
11、一种基于频分复用技术的统一电能质量调节器拓扑结构的控制方法，包括串联侧交流电压控制方法和并联侧交流电流控制方法，用于对应调整串联交流侧变换器载波相位差和并联交流侧变换器载波相位差，以实现高频脉冲电能的功率大小和方向调节。
12、进一步地，所述串联侧交流电压控制方法具体是利用串联侧电压传感器采集电网电压信息，通过锁相环技术确定电网相位，之后根据电网相位，生成标准电网电压，将标准电网电压与实际电网电压作差，以作为串联侧电压补偿参考值；
13、所述并联侧交流电流控制方法具体是利用并联侧电流传感器采集电网电流信息，根据电网相位，对电网电流进行park变换，对park变换后得到的q轴电流作反park变换，得到有功电流分量，再将实际电网电流与有功电流分量作差，以作为并联侧电流补偿参考值。
14、与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
15、本专利技术提出一种统一电能质量调节器拓扑结构，包括并联交流侧变换器和串联交流侧变换器，其中，并联交流侧变换器的交流端同时与并联交流侧滤波器、三相谐振腔相连接，以复用为工频及高频输出端，通过频分复用的方式与并联交流侧和三相谐振腔实现能量交互；串联交流侧变换器的交流端也同时与串联交流侧滤波器、三相谐振腔相连接，以复用为工频及高频输出端，通过频分复用的方式与串联交流侧和三相谐振腔实现能量交互。串联、并联交流侧变换器根据对应交流调制比指令采用高工频斩波的方式，将交流侧直流电容电压斩波成占空比可调的高工频混合脉冲电能，高工频混合脉冲电能经过三相谐振腔后，利用三相谐振腔从高工频混合脉冲电能波形中分离出高频基波分量，仅保留得到高频电能。由此实现低成本、高功率密度以及高性能的统一电能质量调节。
16、本专利技术设计串联侧交流电压控制方法及并联侧交流电流控制方法，以实现统一电能质量调节，其中，串联侧交流电压控制方法利用串联侧电压传感器采集电网电压信息，通过锁相环技术确定电网相位，之后根据电网相位，生成标准电网电压。将标准电网电压与实际电网电压作差，以作为串联侧电压补偿参考值；并联侧交流电流控制方法则利用并联侧电流传感器采集电网电流信息，根据电网相位，对电网电流进行park变换，再对park变换后得到的q轴电流作反park变换，得到有功电流分量，之后将实际电网电流与有功电流分量作差，以作为并联侧电流补偿参考值。由此通过实时反馈来对应调整串联、并联交流侧变换器载波相位差，从而准确实现高频脉冲电能的功率大小和方向调节。
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1.一种基于频分复用技术的统一电能质量调节器拓扑结构，其特征在于，包括并联交流侧变换器和串联交流侧变换器，所述并联交流侧变换器的交流端同时与并联交流侧滤波器、三相谐振腔相连接，以复用为工频及高频输出端，通过频分复用的方式与并联交流侧和三相谐振腔实现能量交互，所述并联交流侧变换器的直流端连接有并联交流侧直流电容；
2.根据权利要求1所述的一种基于频分复用技术的统一电能质量调节器拓扑结构，其特征在于，所述并联交流侧滤波器的一端连接三相电网、另一端连接并联交流侧变换器的交流端。
3.根据权利要求1所述的一种基于频分复用技术的统一电能质量调节器拓扑结构，其特征在于，所述串联交流侧滤波器的一端连接三相电网、另一端连接串联交流侧变换器的交流端。
4.根据权利要求1所述的一种基于频分复用技术的统一电能质量调节器拓扑结构，其特征在于，所述三相谐振腔内嵌有高频变压器，用于实现高频隔离。
5.根据权利要求1所述的一种基于频分复用技术的统一电能质量调节器拓扑结构，其特征在于，所述并联交流侧滤波器采用L结构或LCL结构。
6.根据权利要求1所述
7.根据权利要求1所述的一种基于频分复用技术的统一电能质量调节器拓扑结构，其特征在于，所述并联交流侧变换器采用三相全桥结构，其中的功率开关器件采用IGBT功率开关器件、SiC功率开关器、GaN功率开关器或MOSFET功率开关器件。
8.根据权利要求1所述的一种基于频分复用技术的统一电能质量调节器拓扑结构，其特征在于，所述串联交流侧变换器包括三个H桥，其中的功率开关器件采用IGBT功率开关器件、SiC功率开关器、GaN功率开关器或MOSFET功率开关器件。
9.一种基于频分复用技术的统一电能质量调节器拓扑结构的控制方法，应用于如权利要求1所述的一种基于频分复用技术的统一电能质量调节器拓扑结构，其特征在于，包括串联侧交流电压控制方法和并联侧交流电流控制方法，用于对应调整串联交流侧变换器载波相位差和并联交流侧变换器载波相位差，以实现高频脉冲电能的功率大小和方向调节。
10.根据权利要求9所述的一种基于频分复用技术的统一电能质量调节器拓扑结构的控制方法，其特征在于，所述串联侧交流电压控制方法具体是利用串联侧电压传感器采集电网电压信息，通过锁相环技术确定电网相位，之后根据电网相位，生成标准电网电压，将标准电网电压与实际电网电压作差，以作为串联侧电压补偿参考值；
...【技术特征摘要】
1.一种基于频分复用技术的统一电能质量调节器拓扑结构，其特征在于，包括并联交流侧变换器和串联交流侧变换器，所述并联交流侧变换器的交流端同时与并联交流侧滤波器、三相谐振腔相连接，以复用为工频及高频输出端，通过频分复用的方式与并联交流侧和三相谐振腔实现能量交互，所述并联交流侧变换器的直流端连接有并联交流侧直流电容；
2.根据权利要求1所述的一种基于频分复用技术的统一电能质量调节器拓扑结构，其特征在于，所述并联交流侧滤波器的一端连接三相电网、另一端连接并联交流侧变换器的交流端。
3.根据权利要求1所述的一种基于频分复用技术的统一电能质量调节器拓扑结构，其特征在于，所述串联交流侧滤波器的一端连接三相电网、另一端连接串联交流侧变换器的交流端。
4.根据权利要求1所述的一种基于频分复用技术的统一电能质量调节器拓扑结构，其特征在于，所述三相谐振腔内嵌有高频变压器，用于实现高频隔离。
5.根据权利要求1所述的一种基于频分复用技术的统一电能质量调节器拓扑结构，其特征在于，所述并联交流侧滤波器采用l结构或lcl结构。
6.根据权利要求1所述的一种基于频分复用技术的统一电能质量调节器拓扑结构，其特征在于，所述串联交流侧滤波器采用lc结构。
【专利技术属性】
技术研发人员：陈若欣，李林蔓，宋沁蓉，李明轩，张瑞，代佳欣，郑家林，唐维溢，李锦，
申请(专利权)人：上海电力大学，
类型：发明
国别省市：
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