[发明专利]基于回路电压的综合电能质量治理装置及方法

摘要

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。

主权项

1.一种基于回路电压的综合电能质量治理装置的控制方法，其特征在于：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；通过负载电流互感器采集负载电流信号，负载电流信号经过调理电路和AD转换芯片的模数转换后获得负载电流的数字量信号，负载电流的数字量信号输送至FPGA进行处理后，得到三相负载电流实际的离散的瞬时值信号ila、ilb、ilc；步骤2)、通过步骤1)获得的三相系统电压实际的离散的瞬时值信号Usa、Usb、Usc、三相系统电压的过零点及相位输出电流实际的离散的瞬时值信号ia_out、ib_out、ic_out、直流电压有效值U_DC和三相负载电流实际的离散的瞬时值信号ila、ilb、ilc计算谐波电流、无功电流和负序有功电流叠加一起后的补偿目标值：ia_target、ib_target、ic_target；步骤3)依据PWM脉宽调制原理，假设三相每个控制周期IGBT的开通时间为Ta_on、Tb_on、Tc_on，根据回路电压的系统简化模型，得到系统回路电压方程如下：即：同时可以得到：步骤4)、通过分别计算出三相PWM波的占空比，PWM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。