[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(hào): CN107741526B
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）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(hào): G01R23/167
• 分類號(hào): G01R23/167;G01R23/20;H02J3/01
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本文發(fā)明公開了一種統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器，該調(diào)節(jié)器包括電壓電流采集模塊，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，DSP運(yùn)算控制模塊，驅(qū)動(dòng)電平轉(zhuǎn)換模塊，由串聯(lián)型APF、并聯(lián)型APF及直流側(cè)電容組成的主電路。針對(duì)傳統(tǒng)基于瞬時(shí)無功功率理論的檢測算法在電網(wǎng)電壓畸變時(shí)不能準(zhǔn)確檢測畸變量的問題，本發(fā)明還提出了一種統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器用于諧波畸變量檢測的方法，提出改進(jìn)的同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換畸變量綜合檢測方法，且該方法中的新型數(shù)字低通濾波器，采用改進(jìn)的滑動(dòng)平均濾波器與巴特沃斯濾波器串聯(lián)而成來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的低通濾波器，大大減少了計(jì)算量與存儲(chǔ)空間，并加快動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，能夠快速準(zhǔn)確的進(jìn)行電網(wǎng)電壓及負(fù)載電流畸變量的檢測。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力電子領(lǐng)域，具體涉及一種統(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。

背景技術(shù)

隨著時(shí)代的進(jìn)步，電能在社會(huì)生產(chǎn)和人們的日常生活中發(fā)揮的作用越來越大。隨著多元化負(fù)荷的不斷使用，由非線性負(fù)載引起的電能質(zhì)量問題不斷增多；與此同時(shí)，隨著新興電子設(shè)備的不斷出現(xiàn)，人們對(duì)電能質(zhì)量的要求不斷提高，高質(zhì)量的電能已經(jīng)成為時(shí)代的需求。因此，能夠同時(shí)處理多種電能質(zhì)量問題的統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器(Unified PowerQuality Conditioner，UPQC)，得到越來越多人的關(guān)注與研究。

UPQC的畸變量檢測包括電網(wǎng)電壓畸變量檢測和負(fù)載電流畸變量檢測。基于瞬時(shí)無功功率的p-q法和ip-iq法的電流畸變量檢測算法，在電網(wǎng)電壓發(fā)生畸變的情況下，不能準(zhǔn)確的檢測電流畸變量。UPQC的電壓畸變量和電流畸變量檢測必須在統(tǒng)一的基準(zhǔn)下同時(shí)檢測，才能確保UPQC的電壓補(bǔ)償與電流補(bǔ)償同步。基于同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換的畸變量綜合檢測算法，能準(zhǔn)確地檢測出電壓畸變量與電流畸變量。它能夠在三相電壓不對(duì)稱且發(fā)生畸變的情況下快速檢測出基波正序電壓，并將電壓檢測的結(jié)果用于諧波電流與無功電流的檢測中，使電源參考電流一直跟蹤基波正序電壓的相位，在檢測諧波的同時(shí)保證了無功電流的檢測。同時(shí)該檢測方無須對(duì)三相電壓進(jìn)行鎖相或帶通濾波，因此可避免由于鎖相誤差和帶通濾波器的附加相移對(duì)檢測結(jié)果的影響。

而在基于同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換的檢測方法中，都要用到低通濾波器。低通濾波器的性能直接決定著檢測方法的精確性和動(dòng)態(tài)跟蹤速度，其研究十分有必要。本發(fā)明通過對(duì)低通濾波器的性能進(jìn)行改進(jìn)，以提高檢測方法的精確性和動(dòng)態(tài)跟蹤速度的及時(shí)性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)傳統(tǒng)基于瞬時(shí)無功功率理論的p-q法、ip-iq法電壓畸變時(shí)檢測精度不高的問題，提出一種統(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，并將傳統(tǒng)LPF低通濾波器替換為改進(jìn)的新型數(shù)字低通濾波器。該方法不受電壓波形畸變影響，并且采用新型數(shù)字低通濾波器后，在保證濾波精度的同時(shí)又減少了動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間，從而獲得高精度、快響應(yīng)的檢測效果，大大提高了統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器中諧波電壓與諧波電流的檢測精度與動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

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，該調(diào)節(jié)器還包括電壓電流檢測模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、DSP運(yùn)算控制模塊及驅(qū)動(dòng)電平轉(zhuǎn)換模塊；所述電壓電流檢測模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、DSP運(yùn)算控制模塊及驅(qū)動(dòng)電平轉(zhuǎn)換模塊依次相連，然后與主電路連接。

上述方案中，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(jì)算的數(shù)字信號(hào)；所述DSP運(yùn)算控制模塊負(fù)責(zé)實(shí)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(dòng)電平轉(zhuǎn)換模塊負(fù)責(zé)將上述電網(wǎng)電壓以及負(fù)載電流分別于反饋的補(bǔ)償電流與電壓運(yùn)算，以獲得驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使得驅(qū)動(dòng)信號(hào)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。

上述方案中，所述電壓電流采集模塊由霍爾傳感器構(gòu)成。