[发明专利]基于回路电压的综合电能质量治理装置及方法

说明书

本发明涉及一种基于回路电压的综合电能质量治理装置及方法，通过正序有功电流的基波计算，能够直接得到谐波电流、无功电流、负序有功电流的三者叠加的补偿目标值，同时利用回路电压的控制算法，直接计算出PWM波输出的占空比，简化了空间矢量等算法的复杂计算过程，并且以计算出的占空比为依据生成触发脉冲序列，经IGBT驱动电路控制绝缘栅双极型晶体管IGBT导通和关断，从而控制逆变单元输出，达到补偿目标值。本发明具有消除电网谐波、补偿系统无功、平衡三相负荷的功能，同时综合解决了电网所存在的普遍的电能质量问题，提高了电网的电能质量，净化了电网，优化用电环境，提高设备运行以及电网运行可靠性。

技术领域

本发明涉及一种基于回路电压的综合电能质量治理装置及方法，尤其涉及一种基于回路电压控制策略的能够针对电网谐波、无功、有功不平衡进行综合电能质量治理装置的控制方法。

背景技术

在社会快速发展的今天，与人们生活息息相关的就是电能的利用。无论在民用还是工业领域，电能的消耗都在逐年增加，因此随之而来的就是供电和用电的质量问题。从普遍意义上讲，供电和用电的质量包括电压、电流的稳态及暂态量值的偏差、波形畸变的程度、闪变等对用电设备造成影响的供电和用电问题。目前，随着用电负荷的大型化、精密化、节能化，电力电子器件被广泛的应用在设备中，造成非线性负荷的数量越来越多，给电网带来了大量的谐波污染；随着电动机的大量使用，使得电网的无功需求也是越来越大；随着民用设备的增加、智能化家居的推广，配网的三相负荷不平衡也越来越严重；这些问题对电网的工作运行造成很大的安全隐患。

同时，电力有源滤波器利用有源逆变的拓扑结构，针对电网的谐波污染进行有效的治理；静止无功发生器能够控制输出的目标值为系统需要补偿无功电流；三相功率平衡装置是在电力有源滤波器和静止无功发生器的基础上，通过对系统中的零序和负序电流补偿而使电网达到三相功率平衡的效果。三者针对电网质量的一个方面进行有效的治理，提高了电网的质量，净化了电网，并且在应用的过程中起到了良好的效果，得到了大量的推广。但是，三者均只能在一个方面进行治理，无法对三个方面进行综合控制管理，因此无法对电网质量的改善起到全方面的作用，不能使设备的用电环境达到最佳优化。

发明内容

根据以上现有技术中的不足，本发明要解决的问题是：提供一种能够实现对谐波污染、功率因数偏低、三相功率不平衡所引起供电和用电质量问题的综合治理，能够改善电网质量，优化用电环境，提高设备运行以及电网运行可靠性的基于回路电压的综合电能质量治理装置及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

所述的基于回路电压的综合电能质量治理装置的控制方法，包括以下步骤：

步骤1)、通过系统电压互感器采集电压信号，采集的电压信号经过调理电路和AD转换芯片的模数转换后获得系统电压的数字量信号，系统电压的数字量信号输送至FPGA进行处理后，得到三相系统电压实际的离散的瞬时值信号Usa、Usb、Usc，通过过零检测计算出三相系统电压的过零点及相位

通过输出电流互感器采集电流信号，采集的电流信号经过调理电路和AD转换芯片的模数转换后获得输出电流的数字量信号，输出电流的数字量信号输送至FPGA进行处理后，得到三相输出电流实际的离散的瞬时值信号ia_out、ib_out、ic_out；

通过直流电压互感器采集直流电压信号，采集的直流电压信号经过调理电路和AD转换芯片的模数转换后获得直流电压的数字量信号，直流电压的数字量信号输送至FPGA进行处理后，得到直流电压实际的离散的瞬时值信号，然后对直流电压实际的离散的瞬时值信号进行一个工频时间周期的累加求和并除以在一个工频时间周期内的采样次数，得到直流电压有效值U_DC；