[發(fā)明專利]一種基于半橋變換器的三相電能質(zhì)量補償裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011544707.0
• 申請日: 2020-12-23
• 公開（公告）號: CN112290567B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 舒澤亮;楊江朋;張帥;馮潤波;孟令輝
• 申請（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號: H02J3/26
• 分類號: H02J3/26;H02J3/18;H02J3/01
• 代理公司: 成都正華專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51229
• 代理人: 李蕊

本發(fā)明公開了一種基于半橋變換器的三相電能質(zhì)量補償裝置及方法，其裝置包括電網(wǎng)、電網(wǎng)、電網(wǎng)、負(fù)載、負(fù)載、負(fù)載、濾波電感、濾波電感、電流傳感器、支撐電容、開關(guān)管和反并聯(lián)二極管；支撐電容、開關(guān)管和反并聯(lián)二極管組成半橋變換器。本發(fā)明采用單相半橋背靠背的拓?fù)洌瑴p少開關(guān)管和電流傳感器的數(shù)量，實時檢測三相負(fù)載電流。本發(fā)明的三相電能質(zhì)量補償方法采用變換和交叉變換得到補償電流在線電壓參考系下的有功分量和無功分量參考值，在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下對補償電流進行dq解耦控制，能夠?qū)崿F(xiàn)電流跟蹤無靜差。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電能補償裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于半橋變換器的三相電能質(zhì)量補償裝置及方法。

背景技術(shù)

目前，我國低壓配電網(wǎng)中絕大部分民用負(fù)荷以單相負(fù)荷為主，由于用戶用電的隨機性與波動性，導(dǎo)致配電網(wǎng)常出現(xiàn)三相不平衡和功率因素降低的問題。三相系統(tǒng)不平衡會導(dǎo)致電壓和電流中含有大量的負(fù)序和零序分量，影響電氣設(shè)備的正常運行。功率因數(shù)降低會導(dǎo)致設(shè)備容量利用少，線路電流增大，損耗增加。目前三相電能質(zhì)量補償?shù)姆桨钢饕峭肚胁⒙?lián)電容器和使用三相有源電力濾波器。投切電容器的方案價格便宜，原理簡單，但是無法精確補償無功，且不能實現(xiàn)動態(tài)補償，在系統(tǒng)有諧波時，還可能發(fā)生并聯(lián)諧振。三相有源電力濾波器通過內(nèi)部逆變器產(chǎn)生特定的補償電流，饋入電網(wǎng)，抵消網(wǎng)側(cè)不平衡電流和無功電流。但是三相有源電力濾波器需要使用較多的開關(guān)器件和電流傳感器，成本較高，并且由于目標(biāo)補償電流是交流信號，采用瞬態(tài)電流控制會有穩(wěn)態(tài)誤差，難以實現(xiàn)良好的電流跟蹤性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決三相電能質(zhì)量補償?shù)膯栴}，提出了一種基于半橋變換器的三相電能質(zhì)量補償裝置及方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于半橋變換器的三相電能質(zhì)量補償裝置包括電網(wǎng)、電網(wǎng)、電網(wǎng)、負(fù)載、負(fù)載、負(fù)載、濾波電感、濾波電感、電流傳感器、支撐電容、開關(guān)管和反并聯(lián)二極管；

電網(wǎng)的正極分別與濾波電感的一端和電流傳感器的一端連接，其負(fù)極分別與電網(wǎng)的負(fù)極和電網(wǎng)的負(fù)極連接；電網(wǎng)的正極分別與濾波電感的一端和電流傳感器的一端連接；電網(wǎng)的正極和電流傳感器的一端連接，其連接點還與支撐電容的一端和支撐電容的一端連接的連接點連接；電流傳感器的另一端和負(fù)載的一端連接；電流傳感器的另一端和負(fù)載的一端連接；電流傳感器的另一端和負(fù)載的一端連接；負(fù)載的另一端分別與負(fù)載的另一端和負(fù)載的另一端連接；濾波電感的另一端和電流傳感器的一端連接；濾波電感的另一端和電流傳感器的一端連接；電流傳感器的另一端分別與開關(guān)管的發(fā)射極、反并聯(lián)二極管的正極、開關(guān)管的集電極和反并聯(lián)二極管的負(fù)極連接；開關(guān)管的集電極分別與反并聯(lián)二極管的負(fù)極、支撐電容的另一端、開關(guān)管的集電極和反并聯(lián)二極管的負(fù)極連接；電流傳感器的另一端分別與開關(guān)管的發(fā)射極、反并聯(lián)二極管的正極、開關(guān)管的集電極和反并聯(lián)二極管的負(fù)極連接；開關(guān)管的發(fā)射極分別與反并聯(lián)二極管的正極、支撐電容的另一端、開關(guān)管的發(fā)射極和反并聯(lián)二極管的正極連接；

支撐電容、開關(guān)管和反并聯(lián)二極管組成半橋變換器；負(fù)載、負(fù)載和負(fù)載組成不平衡負(fù)載；

電流傳感器均用于測量負(fù)載電流，電流傳感器和分別用于測量A相和B相的補償電流。

基于以上系統(tǒng)，本發(fā)明還提出一種基于半橋變換器的三相電能質(zhì)量補償方法，包括以下步驟：

S1：利用鎖相環(huán)對網(wǎng)側(cè)電壓的相位進行鎖定，并獲取三相網(wǎng)側(cè)電壓的相位；

S2：根據(jù)三相網(wǎng)側(cè)電壓的相位，對A相網(wǎng)側(cè)電壓、三相負(fù)載電流和補償電流進行旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，得到A相網(wǎng)側(cè)電壓的有功分量和無功分量、三相負(fù)載電流的有功分量和無功分量與補償電流的有功分量和無功分量；

S3：將三相負(fù)載電流的有功分量和無功分量、補償電流的有功分量和無功分量與維持直流電壓穩(wěn)定的有功電流進行變換，得到補償電流在相電壓參考系下的有功分量參考值和無功分量參考值；

S4：將補償電流在相電壓參考系下的有功分量參考值和無功分量參考值進行交叉變換，得到補償電流在線電壓參考系下的有功分量參考值和無功分量參考值；