[发明专利]一种统一电能质量调节器及其用于谐波畸变量检测的方法

权利要求书

1.一种统一电能质量调节器，包括由串联型APF、并联型APF及直流侧电容组成的主电路，其特征在于，该调节器还包括电流电压采集模块、模数转换模块、DSP运算控制模块及驱动电平转换模块；所述电流电压采集模块、模数转换模块、DSP运算控制模块及驱动电平转换模块依次相连，然后与主电路连接；

所述模数转换模块负责将采集到的电压与电流转换成可用于DSP计算的数字信号；所述DSP运算控制模块负责实现改进的同步旋转坐标变换畸变量综合检测方法；所述驱动电平转换模块负责将所述转换后电压以及电流分别与反馈的补偿电压和补偿电流运算，以获得驱动信号，使得驱动信号得以控制APF中IGBT的通断状态，从而控制主电路输出补偿电流与补偿电压；

所述改进的同步旋转坐标变换畸变量综合检测方法，具体为：

步骤3.1，含畸变量的电网电压数字信号经过同步旋转坐标变换矩阵后，得到d轴电压u_d与q轴电压u_q，然后经过数字低通滤波器，得到直流分量和从而求得基波电压与系统提供的正余弦信号之间的角度，即设定参考指令电压幅值为所以和分别乘以再经过同步旋转坐标变换逆矩阵后，获得与系统电压同相的三相对称基波电压u_af、u_bf、u_cf，基波电压与含畸变量的电网电压数字信号相减得到补偿电压量u_ca、u_cb、u_cc；

步骤3.2，所述转换后的电流信号、三相对称基波电压，分别通过实数矩阵c₃₂变换到相互正交的ab坐标系上，进而通过计算得到有功功率p与无功功率q，再经过数字低通滤波器得到电流基波分量对应的有功功率与无功功率将经过两次反变换后得到基波电流分量i_af、i_bf、i_cf，由负载电流减去基波电流得到补偿电流信号i_ah、i_bh、i_ch；

所述DSP运算控制模块中设有由改进的移动平均滤波器与巴特沃斯滤波器串联组成的数字低通滤波器；所述数字低通滤波器由改进的移动平均滤波器与设计的IIR滤波器级联而成，所述改进的移动平均滤波器的频率特性为其中M、N表示将传统的L阶移动平均滤波器所取的L个采样点分为N个部分，每个部分含M个采样点；T_s表示采样周期；G₁(jω)为采样间隔是M·T_s、采样深度是M的移动平均滤波器的频率特性函数，G₂(jω)为采样间隔是N·T_s、采样深度是N的移动平均滤波器的频率特性函数；所述设计的IIR滤波器，选用二阶巴特沃斯滤波器，利用matlab中的IIR滤波器设计工具，可得巴特沃斯滤波器的系统函数为将改进的移动平均滤波器与二阶巴特沃斯滤波器串联得到数字低通滤波器；

所述主电路包括串联于电源与负载之间的串联型APF、与负载并联的并联型APF，两者共用直流环节；靠近电源侧的串联型APF补偿来自电网侧的电压谐波和抑制电压波动；并联型APF靠近负载侧，抑制各种非线性、冲击性负载引起的谐波与无功电流；直流侧电容通过并联型APF从电源侧吸收或释放有功功率来维持恒定。

2.如权利要求1所述的一种统一电能质量调节器，其特征在于，所述电流电压采集模块由霍尔传感器构成。

3.一种采用权利要求1所述的统一电能质量调节器进行谐波畸变量检测的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，将电流电压采集模块检测到的含畸变量的电网电压与负载电流信号输入模数转换模块进行模数转换；

步骤2，将模数转换模块得到的数字信号输入DSP运算控制模块中；

步骤3，DSP运算控制模块利用改进的同步旋转坐标变换畸变量综合检测方法对输入的数字信号进行计算，得到补偿电压与补偿电流，并将其转换为调制信号，再计算出相应的SPWM脉冲，输入驱动电平转换模块；

步骤4，驱动电平转换模块发出信号控制主电路各个开关器件的通断；

步骤5，通过控制主电路各个开关器件的通断，产生期望的补偿电压与补偿电流。