[發(fā)明專利]一種統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器及其用于諧波畸變量檢測的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710999464.1
• 申請日: 2017-10-24
• 公開（公告）號: CN107741526B
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭宏;沈思倫;林勇;趙偉;卞瑞
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號: G01R23/167
• 分類號: G01R23/167;G01R23/20;H02J3/01
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1.一種統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器，包括由串聯(lián)型APF、并聯(lián)型APF及直流側(cè)電容組成的主電路，其特征在于，該調(diào)節(jié)器還包括電流電壓采集模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、DSP運算控制模塊及驅(qū)動電平轉(zhuǎn)換模塊；所述電流電壓采集模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、DSP運算控制模塊及驅(qū)動電平轉(zhuǎn)換模塊依次相連，然后與主電路連接；

所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊負(fù)責(zé)將采集到的電壓與電流轉(zhuǎn)換成可用于DSP計算的數(shù)字信號；所述DSP運算控制模塊負(fù)責(zé)實現(xiàn)改進(jìn)的同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換畸變量綜合檢測方法；所述驅(qū)動電平轉(zhuǎn)換模塊負(fù)責(zé)將所述轉(zhuǎn)換后電壓以及電流分別與反饋的補(bǔ)償電壓和補(bǔ)償電流運算，以獲得驅(qū)動信號，使得驅(qū)動信號得以控制APF中IGBT的通斷狀態(tài)，從而控制主電路輸出補(bǔ)償電流與補(bǔ)償電壓；

所述改進(jìn)的同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換畸變量綜合檢測方法，具體為：

步驟3.1，含畸變量的電網(wǎng)電壓數(shù)字信號經(jīng)過同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換矩陣后，得到d軸電壓u_d與q軸電壓u_q，然后經(jīng)過數(shù)字低通濾波器，得到直流分量和從而求得基波電壓與系統(tǒng)提供的正余弦信號之間的角度，即設(shè)定參考指令電壓幅值為所以和分別乘以再經(jīng)過同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換逆矩陣后，獲得與系統(tǒng)電壓同相的三相對稱基波電壓u_af、u_bf、u_cf，基波電壓與含畸變量的電網(wǎng)電壓數(shù)字信號相減得到補(bǔ)償電壓量u_ca、u_cb、u_cc；

步驟3.2，所述轉(zhuǎn)換后的電流信號、三相對稱基波電壓，分別通過實數(shù)矩陣c₃₂變換到相互正交的ab坐標(biāo)系上，進(jìn)而通過計算得到有功功率p與無功功率q，再經(jīng)過數(shù)字低通濾波器得到電流基波分量對應(yīng)的有功功率與無功功率將經(jīng)過兩次反變換后得到基波電流分量i_af、i_bf、i_cf，由負(fù)載電流減去基波電流得到補(bǔ)償電流信號i_ah、i_bh、i_ch；

所述DSP運算控制模塊中設(shè)有由改進(jìn)的移動平均濾波器與巴特沃斯濾波器串聯(lián)組成的數(shù)字低通濾波器；所述數(shù)字低通濾波器由改進(jìn)的移動平均濾波器與設(shè)計的IIR濾波器級聯(lián)而成，所述改進(jìn)的移動平均濾波器的頻率特性為其中M、N表示將傳統(tǒng)的L階移動平均濾波器所取的L個采樣點分為N個部分，每個部分含M個采樣點；T_s表示采樣周期；G₁(jω)為采樣間隔是M·T_s、采樣深度是M的移動平均濾波器的頻率特性函數(shù)，G₂(jω)為采樣間隔是N·T_s、采樣深度是N的移動平均濾波器的頻率特性函數(shù)；所述設(shè)計的IIR濾波器，選用二階巴特沃斯濾波器，利用matlab中的IIR濾波器設(shè)計工具，可得巴特沃斯濾波器的系統(tǒng)函數(shù)為將改進(jìn)的移動平均濾波器與二階巴特沃斯濾波器串聯(lián)得到數(shù)字低通濾波器；

所述主電路包括串聯(lián)于電源與負(fù)載之間的串聯(lián)型APF、與負(fù)載并聯(lián)的并聯(lián)型APF，兩者共用直流環(huán)節(jié)；靠近電源側(cè)的串聯(lián)型APF補(bǔ)償來自電網(wǎng)側(cè)的電壓諧波和抑制電壓波動；并聯(lián)型APF靠近負(fù)載側(cè)，抑制各種非線性、沖擊性負(fù)載引起的諧波與無功電流；直流側(cè)電容通過并聯(lián)型APF從電源側(cè)吸收或釋放有功功率來維持恒定。

2.如權(quán)利要求1所述的一種統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述電流電壓采集模塊由霍爾傳感器構(gòu)成。

3.一種采用權(quán)利要求1所述的統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器進(jìn)行諧波畸變量檢測的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，將電流電壓采集模塊檢測到的含畸變量的電網(wǎng)電壓與負(fù)載電流信號輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；

步驟2，將模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊得到的數(shù)字信號輸入DSP運算控制模塊中；

步驟3，DSP運算控制模塊利用改進(jìn)的同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換畸變量綜合檢測方法對輸入的數(shù)字信號進(jìn)行計算，得到補(bǔ)償電壓與補(bǔ)償電流，并將其轉(zhuǎn)換為調(diào)制信號，再計算出相應(yīng)的SPWM脈沖，輸入驅(qū)動電平轉(zhuǎn)換模塊；

步驟4，驅(qū)動電平轉(zhuǎn)換模塊發(fā)出信號控制主電路各個開關(guān)器件的通斷；

步驟5，通過控制主電路各個開關(guān)器件的通斷，產(chǎn)生期望的補(bǔ)償電壓與補(bǔ)償電流。