[發明專利]一種單相的統一電能質量調節器控制算法

在審

• 申請號: 201610128544.5
• 申請日: 2016-03-07
• 公開（公告）號: CN105680451A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發明（設計）人: 張淼;黎德良;唐雄民;袁梓鋒
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01;H02J3/18
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

技術領域

本發明涉及統一電能質量調節器，更具體地，涉及一種單相的統一電能質量 調節器控制算法。

背景技術

隨著現代工業發展，大量非線性、波動性、沖擊性以及不對稱負荷和設備的 投入使用產生了大量的電能質量問題。傳統的單一功能的補償裝置越來越不能滿 足電能質量改善的要求。隨著數字信息處理技術的提高和電力電子技術研究的深 入，一些綜合補償裝置開始得到應用。統一電能質量調節器(UPQC)兼有了并聯 和串聯補償裝置的特點，既能抑制電壓、電流諧波和電壓波動，又能補償無功電 流；電網側和負載側出現的電能質量問題都能得到很好的補償，是一種綜合電能 質量控制裝置。

但是，現有的對于UPQC的研究還不夠完善，存在著以下缺點：

(1)目前針對UPQC的研究大多數是基于三相輸配電系統的，針對單相系 統的研究還比較少；用戶側多數都是單相系統，隨著科技的發展和人們生活水平 的提高，現代智能化和高度自動化的用電設備對電能質量提出了更高的要求，因 此研究針對單相系統的UPQC非常有必要。

(2)由于電網中性線的存在，當產生電流和電壓不平衡時，三相結構自身 的一些缺點，不能較好地進行補償。

(3)三相系統的諧波檢測方法都比較成熟了，已經形成了一套完整的理論 體系，這些方法理論怎么應用到單相系統，或者找到適用于單相系統的諧波檢測 方法，這些要點還沒有在先研究的先例。

發明內容

本發明提出一種基于瞬時無功功率理論檢測的補償負載端電壓并抑制電源 電壓諧波，而且具備諧波電流補償功能的單相統一電能質量調節器控制算法，這 種控制算法利用檢測到的單相系統信號構造出一個虛擬的兩相電路，重構兩相正 交基波電流信號，實現同步旋轉坐標系下電流基波有功和無功分量的分解；利用 諧波電壓信號和重構的基波電流信號，實現對電壓諧波和電流諧波的觀測和控 制，提高單相系統的電能質量。

為實現以上發明目的，采用的技術方案是：

步驟1：利用數字鎖相環，得到鎖相角頻率ω，鎖相角θ＝ωt；

步驟2：由負載側期望電壓與sinθ相乘得到u₁，u₁與單相電網電壓u_S相減得到諧波電壓的指令值

步驟3：通過數據采集獲得的k時刻的UPQC串聯側濾波電容兩端電壓u_c(k)，與指令值相減后，進入數字化PI控制器，與三角載波比較后產生串聯側的單相全橋逆變單元的調制信號；

步驟4：由調制信號生成UPQC串聯側的單相全橋逆變單元的驅動脈沖；

步驟5：通過數據采集獲得的k時刻的負載電流i_Lα(k)，利用數字鎖相環形 成滯后i_Lα(k)π/2的虛擬量i_Lβ(k)；

步驟6：采用步驟1所獲得的角度θ，按以下公式，將步驟5所獲得的i_Lα(k)、 i_Lβ(k)變換到虛擬同步旋轉坐標系，獲得逆變器輸出電流的有功分量i_d(k)和無功 分量i_q(k)：