快速準確檢測指令信號的電能質(zhì)量調(diào)節(jié)方法
【專利摘要】本發(fā)明的快速準確檢測指令信號的電能質(zhì)量調(diào)節(jié)方法，一是利用串聯(lián)側(cè)APF所得到的三相基波電壓分量一方面實現(xiàn)加載到負載上的電源電壓為標準正弦波的目的，改善電壓質(zhì)量，另一方面還為并聯(lián)側(cè)APF提供電源電流指令信號iLp的相位信息，二是基于檢測電源電流波形偏差Δi的并聯(lián)側(cè)APF的控制方案，輸出補償電流Δic和電網(wǎng)電流中的無功分量將諧波分量相互抵消后可以改善電網(wǎng)電流的波形。串聯(lián)側(cè)有源濾波器得到的三相基波電壓分量不受電網(wǎng)電壓波動的影響，因而該方法消除了電網(wǎng)電壓波動的干擾，避免了使用傳感器對檢測精度造成的不利影響，從而改善并聯(lián)側(cè)APF指令信號檢測的準確性和實時性，也減少了并聯(lián)側(cè)傳感器的用量，降低了設(shè)備的成本。
【專利說明】快速準確檢測指令信號的電能質(zhì)量調(diào)節(jié)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電網(wǎng)，具體是電網(wǎng)電力電子設(shè)備和裝置及方法，更具體是快速準確檢測指令信號的電能質(zhì)量調(diào)節(jié)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學技術(shù)的發(fā)展進步，社會的電氣化、信息化程度不斷提高，一方面，現(xiàn)代電力電子技術(shù)快速發(fā)展，各種非線性負荷和具有非線性特征的電力電子設(shè)備和裝置在電力系統(tǒng)和電力用戶中大量應(yīng)用，如變頻調(diào)速器、晶閘管變流設(shè)備、開關(guān)電源、家用電器等的廣泛應(yīng)用，向電網(wǎng)中引入嚴重的諧波污染，以及電力機車、軋鋼設(shè)備等大型用電設(shè)備的使用，還會使電力系統(tǒng)產(chǎn)生電壓下跌或上升、電壓波動的現(xiàn)象，這些問題導(dǎo)致電能質(zhì)量惡化；另一方面，各種復(fù)雜的、精密的、對電能質(zhì)量敏感的用電設(shè)備的不斷普及，如精密實驗儀器、高精度生產(chǎn)過程的自動控制設(shè)備、高性能的家用電器和辦公設(shè)備等，對電能質(zhì)量提出的要求越來越高。因此，改善電網(wǎng)電能質(zhì)量，解決電力系統(tǒng)和電力用戶供需雙方矛盾的要求日益迫切。
[0003]電流諧波和各種電壓瞬時擾動是電網(wǎng)中最常出現(xiàn)的兩類問題，通常針對電流諧波使用并聯(lián)有源濾波器對其進行抑制，而對于電壓質(zhì)量問題，包括電網(wǎng)電壓諧波及電壓瞬時波動，則常常需要依靠串聯(lián)有源濾波器解決，然而兩種有源濾波器(APF)都存在功能單一的缺點，而電力系統(tǒng)中的電能質(zhì)量問題往往呈現(xiàn)出多樣性和復(fù)雜性，當各種電壓電流質(zhì)量問題同時存在并且加上其他形式的干擾時，功能單一的有源濾波器就不能很好地改善電能質(zhì)量了，例如，對于同一配電母線上既有電壓敏感負荷，又有非線性負荷，還有沖擊負荷的情況下，就需要同時安裝電壓補償器和電流補償器。若針對每一種電能質(zhì)量問題都分別采取一種類型的調(diào)節(jié)器，這樣多種裝置同時使用將會大大增加治理措施的成本，還會增加裝置運行維護的復(fù)雜程度，并且各裝置之間還存在著協(xié)調(diào)配合的問題，影響聯(lián)合運行的可靠性，既不經(jīng)濟，也不現(xiàn)實。于是，對能夠同時解決多種電能質(zhì)量問題的裝置的研究便由此產(chǎn)生，即多功能電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器。在這種系統(tǒng)中，并聯(lián)側(cè)有源濾波器(PAPF)和串聯(lián)側(cè)有源濾波器(SAPF)，通過公共的直流母線組合到一起，既能補償負載引起的諧波、無功電流等問題，又能補償電源電壓驟升、驟降、不對稱、閃變、波動等電能質(zhì)量問題，是一種具有綜合功能的電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器。
[0004]多功能電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器是串、并聯(lián)型APF的組合，調(diào)節(jié)器采用三相三線制左串右并的形式連接，串聯(lián)側(cè)APF通過變壓器與主線路連接，濾除電網(wǎng)電壓諧波和抑制電源電壓的波動；并聯(lián)側(cè)APF濾除負載電流諧波和改善功率因數(shù)。然后目前多功能電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器的研究還處在實驗階段，制約其發(fā)展的一個關(guān)鍵因素是如何能夠準確快速地檢測出電壓電流指令信號。由于對指令信號的檢測是多功能電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器可靠工作的先決條件，檢測方法的快速性和準確性直接關(guān)系到補償效果的好壞，而現(xiàn)有的指令信號檢測方法大多需要進行復(fù)雜的坐標變換，存在運算量較大、實時性不好和難以實現(xiàn)的問題，并且當供電電壓存在波動時檢測精度容易受到影響，同時，需要使用大量的傳感器對電壓電流進行檢測，導(dǎo)致調(diào)節(jié)器的補償精度受到影響，這些因素都制約了電能質(zhì)量的調(diào)節(jié)效果。[0005]一些常見的應(yīng)用在多功能電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器并聯(lián)側(cè)指令信號檢測方法主要包括基于Fryze功率定義的分析方法、傅立葉變換分析法、瞬時無功功率法、自適應(yīng)干擾對消方法和小波變換法?；贔ryze功率定義的分析方法，計算較簡單，但無法適用于供電電壓存在波動的場合；DFT和FFT等傅立葉變換分析法，可以對電壓電流中存在的諧波分量進行分離，但運算量大、實時性差；自適應(yīng)干擾對消方法在電壓存在波動和干擾時也具有較好的能力，缺點是動態(tài)響應(yīng)速度較慢；小波變換分析法特別適用于電壓電流信號受瞬時擾動影響發(fā)生突變的情況，但其對諧波檢測實時性和準確性均有待改善；傳統(tǒng)的基于瞬時無功功率理論的變換方法，具有易于實現(xiàn)的特點，但是需要進行復(fù)雜的坐標變換，存在運算量較大、實時性不好的問題，并且當供電電壓存在波動時精度容易受影響，制約了其發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對目前多功能電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器所使用指令信號檢測算法普遍存在運算量較大、實時性不好，以及在供電電壓存在波動時精度容易受影響的問題，本方面的目的是對多功能電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器并聯(lián)側(cè)指令信號檢測方法進行優(yōu)化，提出一種快速準確檢測指令信號的電能質(zhì)量調(diào)節(jié)方法。
[0007]本發(fā)明的快速準確檢測指令信號的電能質(zhì)量調(diào)節(jié)方法，首先按照下述方法改進多功能電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器:
[0008]在串聯(lián)側(cè)APF中，電壓指令信號運算模塊連接電壓跟蹤控制模塊，電壓跟蹤控制模塊接入串聯(lián)側(cè)三相電壓源逆變器Dl ；
[0009]電壓指令信號運算模塊中，鎖相環(huán)連接標準正弦發(fā)生器，標準正弦發(fā)生器接入運算芯片，運算芯片連接低通濾波器，低通濾波器的輸出再接入運算芯片，運算芯片的一路輸出接入并聯(lián)側(cè)APF中的電流諧波補償信號產(chǎn)生模塊，另一路輸出接入電壓跟蹤控制模塊；
[0010]在并聯(lián)側(cè)APF中，電流諧波補償信號產(chǎn)生模塊連接電流跟蹤控制模塊，電流跟蹤控制模塊中的滯環(huán)比較器接入并聯(lián)側(cè)三相電壓源逆變器D2 ；
[0011]串聯(lián)側(cè)三相電壓源逆變器Dl的直流側(cè)與并聯(lián)側(cè)三相電壓源逆變器D2的直流側(cè)均接入儲能電容C，儲能電容C接入并聯(lián)側(cè)APF中的電流諧波補償信號產(chǎn)生模塊中的PID控制器；
[0012]然后，使用上述改造好的多功能電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器進行電能質(zhì)量調(diào)節(jié)。
[0013]本發(fā)明中，當運算芯片不是能直接通過硬件來進行運算的運算芯片時，需要編寫并安裝用于電壓指令信號運算的運算程序。
[0014]串聯(lián)側(cè)APF中的電壓指令信號運算模塊中的運算包括:對三相電源電壓信號先進行C32矩陣坐標變換及之后的矩陣C運算，和經(jīng)過低通濾波后的矩陣σ1運算及之后矩陣Cf2運算， [0015]其中，
【權(quán)利要求】
1.快速準確檢測指令信號的電能質(zhì)量調(diào)節(jié)方法，包括多功能電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器，其特征在于:按照下述方法改進多功能電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器: 在串聯(lián)側(cè)APF中，電壓指令信號運算模塊連接電壓跟蹤控制模塊，電壓跟蹤控制模塊接入串聯(lián)側(cè)三相電壓源逆變器Dl ； 電壓指令信號運算模塊中，鎖相環(huán)連接標準正弦發(fā)生器，標準正弦發(fā)生器接入運算芯片，運算芯片連接低通濾波器，低通濾波器的輸出再接入運算芯片，運算芯片的一路輸出接入并聯(lián)側(cè)APF中的電流諧波補償信號產(chǎn)生模塊，另一路輸出接入電壓跟蹤控制模塊； 在并聯(lián)側(cè)APF中，電流諧波補償信號產(chǎn)生模塊連接電流跟蹤控制模塊，電流跟蹤控制模塊中的滯環(huán)比較器接入并聯(lián)側(cè)三相電壓源逆變器D2 ； 串聯(lián)側(cè)三相電壓源逆變器Dl的直流側(cè)與并聯(lián)側(cè)三相電壓源逆變器D2的直流側(cè)均接入儲能電容C，儲能電容C接入并聯(lián)側(cè)APF中的電流諧波補償信號產(chǎn)生模塊中的PID控制器； 然后，使用上述改進的多功能電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器進行電能質(zhì)量調(diào)節(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電能質(zhì)量調(diào)節(jié)方法，其特征在于:當運算芯片不是能直接通過硬件來進行運算的運算芯片時，需要編寫并安裝用于電壓指令信號運算的運算程序。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電能質(zhì)量調(diào)節(jié)方法，其特征在于:串聯(lián)側(cè)APF中的電壓指令信號運算模塊中的運算包括:對三相電源電壓信號先進行C32矩陣坐標變換及之后的矩陣C運算，和經(jīng)過低通濾波后的矩陣σ1運算及之后矩陣Cf1運算，
4.根據(jù)權(quán)利要求?所述的電能質(zhì)量調(diào)節(jié)方法，其特征在于:進行電能質(zhì)量調(diào)節(jié)時，串聯(lián)側(cè)三相電壓源逆變器Dl的交流輸出分別經(jīng)過三相濾波電感I1后，接在星型連接的三相耦合變壓器Tr的原邊，三相耦合變壓器Tr的三個副邊分別串聯(lián)在三相系統(tǒng)中的電源和負載之間的線路上，并聯(lián)側(cè)三相電壓源逆變器D2的交流輸出分別經(jīng)過三相濾波電感12后，直接連接到電網(wǎng)上。
【文檔編號】G01R19/00GK104022510SQ201410227490
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年5月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月27日
【發(fā)明者】黃知超, 蘇曉鵬, 李俊, 肖宏, 龍江, 王輝 申請人:桂林電子科技大學, 廣西電網(wǎng)公司桂林供電局