[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

说明书

本文发明公开了一种统一电能质量调节器，该调节器包括电压电流采集模块，模数转换模块，DSP运算控制模块，驱动电平转换模块，由串联型APF、并联型APF及直流侧电容组成的主电路。针对传统基于瞬时无功功率理论的检测算法在电网电压畸变时不能准确检测畸变量的问题，本发明还提出了一种统一电能质量调节器用于谐波畸变量检测的方法，提出改进的同步旋转坐标变换畸变量综合检测方法，且该方法中的新型数字低通滤波器，采用改进的滑动平均滤波器与巴特沃斯滤波器串联而成来代替传统的低通滤波器，大大减少了计算量与存储空间，并加快动态响应速度，能够快速准确的进行电网电压及负载电流畸变量的检测。

技术领域

本发明属于电力电子领域，具体涉及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。

背景技术

随着时代的进步，电能在社会生产和人们的日常生活中发挥的作用越来越大。随着多元化负荷的不断使用，由非线性负载引起的电能质量问题不断增多；与此同时，随着新兴电子设备的不断出现，人们对电能质量的要求不断提高，高质量的电能已经成为时代的需求。因此，能够同时处理多种电能质量问题的统一电能质量调节器(Unified PowerQuality Conditioner，UPQC)，得到越来越多人的关注与研究。

UPQC的畸变量检测包括电网电压畸变量检测和负载电流畸变量检测。基于瞬时无功功率的p-q法和ip-iq法的电流畸变量检测算法，在电网电压发生畸变的情况下，不能准确的检测电流畸变量。UPQC的电压畸变量和电流畸变量检测必须在统一的基准下同时检测，才能确保UPQC的电压补偿与电流补偿同步。基于同步旋转坐标变换的畸变量综合检测算法，能准确地检测出电压畸变量与电流畸变量。它能够在三相电压不对称且发生畸变的情况下快速检测出基波正序电压，并将电压检测的结果用于谐波电流与无功电流的检测中，使电源参考电流一直跟踪基波正序电压的相位，在检测谐波的同时保证了无功电流的检测。同时该检测方无须对三相电压进行锁相或带通滤波，因此可避免由于锁相误差和带通滤波器的附加相移对检测结果的影响。

而在基于同步旋转坐标变换的检测方法中，都要用到低通滤波器。低通滤波器的性能直接决定着检测方法的精确性和动态跟踪速度，其研究十分有必要。本发明通过对低通滤波器的性能进行改进，以提高检测方法的精确性和动态跟踪速度的及时性。

发明内容

本发明针对传统基于瞬时无功功率理论的p-q法、ip-iq法电压畸变时检测精度不高的问题，提出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，并将传统LPF低通滤波器替换为改进的新型数字低通滤波器。该方法不受电压波形畸变影响，并且采用新型数字低通滤波器后，在保证滤波精度的同时又减少了动态响应时间，从而获得高精度、快响应的检测效果，大大提高了统一电能质量调节器中谐波电压与谐波电流的检测精度与动态响应性能。

本发明采用的技术方案如下：

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，该调节器还包括电压电流检测模块、模数转换模块、DSP运算控制模块及驱动电平转换模块；所述电压电流检测模块、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。

上述方案中，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上述电网电压以及负载电流分别于反馈的补偿电流与电压运算，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。

上述方案中，所述电压电流采集模块由霍尔传感器构成。