[发明专利]一种基于半桥变换器的三相电能质量补偿装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于半桥变换器的三相电能质量补偿装置及方法，其装置包括电网、电网、电网、负载、负载、负载、滤波电感、滤波电感、电流传感器、支撑电容、开关管和反并联二极管；支撑电容、开关管和反并联二极管组成半桥变换器。本发明采用单相半桥背靠背的拓扑，减少开关管和电流传感器的数量，实时检测三相负载电流。本发明的三相电能质量补偿方法采用变换和交叉变换得到补偿电流在线电压参考系下的有功分量和无功分量参考值，在旋转坐标系下对补偿电流进行dq解耦控制，能够实现电流跟踪无静差。

技术领域

本发明属于电能补偿装置技术领域，具体涉及一种基于半桥变换器的三相电能质量补偿装置及方法。

背景技术

目前，我国低压配电网中绝大部分民用负荷以单相负荷为主，由于用户用电的随机性与波动性，导致配电网常出现三相不平衡和功率因素降低的问题。三相系统不平衡会导致电压和电流中含有大量的负序和零序分量，影响电气设备的正常运行。功率因数降低会导致设备容量利用少，线路电流增大，损耗增加。目前三相电能质量补偿的方案主要是投切并联电容器和使用三相有源电力滤波器。投切电容器的方案价格便宜，原理简单，但是无法精确补偿无功，且不能实现动态补偿，在系统有谐波时，还可能发生并联谐振。三相有源电力滤波器通过内部逆变器产生特定的补偿电流，馈入电网，抵消网侧不平衡电流和无功电流。但是三相有源电力滤波器需要使用较多的开关器件和电流传感器，成本较高，并且由于目标补偿电流是交流信号，采用瞬态电流控制会有稳态误差，难以实现良好的电流跟踪性能。

发明内容

本发明的目的是为了解决三相电能质量补偿的问题，提出了一种基于半桥变换器的三相电能质量补偿装置及方法。

本发明的技术方案是：一种基于半桥变换器的三相电能质量补偿装置包括电网、电网、电网、负载、负载、负载、滤波电感、滤波电感、电流传感器、支撑电容、开关管和反并联二极管；

电网的正极分别与滤波电感的一端和电流传感器的一端连接，其负极分别与电网的负极和电网的负极连接；电网的正极分别与滤波电感的一端和电流传感器的一端连接；电网的正极和电流传感器的一端连接，其连接点还与支撑电容的一端和支撑电容的一端连接的连接点连接；电流传感器的另一端和负载的一端连接；电流传感器的另一端和负载的一端连接；电流传感器的另一端和负载的一端连接；负载的另一端分别与负载的另一端和负载的另一端连接；滤波电感的另一端和电流传感器的一端连接；滤波电感的另一端和电流传感器的一端连接；电流传感器的另一端分别与开关管的发射极、反并联二极管的正极、开关管的集电极和反并联二极管的负极连接；开关管的集电极分别与反并联二极管的负极、支撑电容的另一端、开关管的集电极和反并联二极管的负极连接；电流传感器的另一端分别与开关管的发射极、反并联二极管的正极、开关管的集电极和反并联二极管的负极连接；开关管的发射极分别与反并联二极管的正极、支撑电容的另一端、开关管的发射极和反并联二极管的正极连接；

支撑电容、开关管和反并联二极管组成半桥变换器；负载、负载和负载组成不平衡负载；

电流传感器均用于测量负载电流，电流传感器和分别用于测量A相和B相的补偿电流。

基于以上系统，本发明还提出一种基于半桥变换器的三相电能质量补偿方法，包括以下步骤：

S1：利用锁相环对网侧电压的相位进行锁定，并获取三相网侧电压的相位；

S2：根据三相网侧电压的相位，对A相网侧电压、三相负载电流和补偿电流进行旋转坐标转换，得到A相网侧电压的有功分量和无功分量、三相负载电流的有功分量和无功分量与补偿电流的有功分量和无功分量；

S3：将三相负载电流的有功分量和无功分量、补偿电流的有功分量和无功分量与维持直流电压稳定的有功电流进行变换，得到补偿电流在相电压参考系下的有功分量参考值和无功分量参考值；

S4：将补偿电流在相电压参考系下的有功分量参考值和无功分量参考值进行交叉变换，得到补偿电流在线电压参考系下的有功分量参考值和无功分量参考值；