[发明专利]一种单相的统一电能质量调节器控制算法

说明书

技术领域

本发明涉及统一电能质量调节器，更具体地，涉及一种单相的统一电能质量 调节器控制算法。

背景技术

随着现代工业发展，大量非线性、波动性、冲击性以及不对称负荷和设备的 投入使用产生了大量的电能质量问题。传统的单一功能的补偿装置越来越不能满 足电能质量改善的要求。随着数字信息处理技术的提高和电力电子技术研究的深 入，一些综合补偿装置开始得到应用。统一电能质量调节器(UPQC)兼有了并联 和串联补偿装置的特点，既能抑制电压、电流谐波和电压波动，又能补偿无功电 流；电网侧和负载侧出现的电能质量问题都能得到很好的补偿，是一种综合电能 质量控制装置。

但是，现有的对于UPQC的研究还不够完善，存在着以下缺点：

(1)目前针对UPQC的研究大多数是基于三相输配电系统的，针对单相系 统的研究还比较少；用户侧多数都是单相系统，随着科技的发展和人们生活水平 的提高，现代智能化和高度自动化的用电设备对电能质量提出了更高的要求，因 此研究针对单相系统的UPQC非常有必要。

(2)由于电网中性线的存在，当产生电流和电压不平衡时，三相结构自身 的一些缺点，不能较好地进行补偿。

(3)三相系统的谐波检测方法都比较成熟了，已经形成了一套完整的理论 体系，这些方法理论怎么应用到单相系统，或者找到适用于单相系统的谐波检测 方法，这些要点还没有在先研究的先例。

发明内容

本发明提出一种基于瞬时无功功率理论检测的补偿负载端电压并抑制电源 电压谐波，而且具备谐波电流补偿功能的单相统一电能质量调节器控制算法，这 种控制算法利用检测到的单相系统信号构造出一个虚拟的两相电路，重构两相正 交基波电流信号，实现同步旋转坐标系下电流基波有功和无功分量的分解；利用 谐波电压信号和重构的基波电流信号，实现对电压谐波和电流谐波的观测和控 制，提高单相系统的电能质量。

为实现以上发明目的，采用的技术方案是：

步骤1：利用数字锁相环，得到锁相角频率ω，锁相角θ＝ωt；

步骤2：由负载侧期望电压与sinθ相乘得到u₁，u₁与单相电网电压u_S相减得到谐波电压的指令值

步骤3：通过数据采集获得的k时刻的UPQC串联侧滤波电容两端电压u_c(k)，与指令值相减后，进入数字化PI控制器，与三角载波比较后产生串联侧的单相全桥逆变单元的调制信号；

步骤4：由调制信号生成UPQC串联侧的单相全桥逆变单元的驱动脉冲；

步骤5：通过数据采集获得的k时刻的负载电流i_Lα(k)，利用数字锁相环形 成滞后i_Lα(k)π/2的虚拟量i_Lβ(k)；

步骤6：采用步骤1所获得的角度θ，按以下公式，将步骤5所获得的i_Lα(k)、 i_Lβ(k)变换到虚拟同步旋转坐标系，获得逆变器输出电流的有功分量i_d(k)和无功 分量i_q(k)：