[实用新型]一种电能质量调节装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及的是一种电能质量调节装置。

背景技术

随着技术的发展，基于电力电子的新型设备被广泛应用到日常生产和生活中。这些设备在给人们带来巨大效能的同时，也因其非线性特质而给电网造成一定的电能质量问题。就大的方面来说，电能质量问题可划分为两个方面：即电压幅值问题（电压合格率）、电能纯净问题（谐波含有率）。当前，控制电压幅值主要通过手动或自动投切电容器实现；控制谐波含量主要通过配制无源滤波装置（比较便宜）来实现；两者基本独立进行。通常情况下，为使电能质量的各项指标进入合理区间，常出现顾此失彼的现象，不能同时满足控制谐波含量和电压幅值的问题。

发明内容

为了解决无功补偿、谐波抑制等问题，以及兼顾响应速度、经济性、安装工作量等因素，本实用新型提出了一种电能质量调节装置。

该电能质量调节装置包括：电流互感器、电压互感器、数据采集模块、DSP控制器、数字信号控制器脉冲形成模块、晶闸管投切电容器装置、PWM控制模块和有源滤波模块，其中电流互感器和电压互感器分别测量非线性负荷的电流和电压，数据采集模块采集电流互感器和电压互感器测量的结果，并将其送入DSP控制器，所述DSP控制器根据计算产生控制信号，分别输出至PWM控制模块和数字信号控制器脉冲形成模块，由PWM控制模块控制有源滤波模块，由数字信号控制器脉冲形成模块控制晶闸管投切电容器装置，并且，有源滤波模块由逆变主电路和低通滤波器组成，低通滤波器连接在逆变主电路的输出端。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

图1为根据本实用新型的一种电能质量调节装置硬件框图。

图2为根据本实用新型的电能质量调节装置中有源滤波器的结构图；

图3为根据本实用新型的电能质量调节装置中晶闸管投切电容器装置的结构图。

具体实施方式

为了更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图详细描述本实用新型提供的实施例。

如图1所示为一种基于APF电能质量调节装置，该基于APF电能质量调节装置包括：电流互感器TA、电压互感器TV、数据采集模块、DSP控制器、数字信号控制器DSC脉冲形成模块、晶闸管投切电容器装置TSC、PWM控制模块和有源滤波APF模块，其中电流互感器TA和电压互感器TV分别测量非线性负荷的电流和电压，数据采集模块采集电流互感器TA和电压互感器TV测量的结果，并将其送入DSP控制器，所述DSP控制器根据计算产生控制信号，分别输出至PWM控制模块和数字信号控制器DSC脉冲形成模块，由PWM控制模块控制有源滤波APF模块，由数字信号控制器DSC脉冲形成模块控制晶闸管投切电容器装置TSC。

电流互感器TA、电压互感器TV负责将强电范畴的电网电气量同步转换为弱电等级的对应信号，以方便DSP控制器的计算。DSP控制器内配置双数据处理器，由其负责计算总补偿三相电流。总补偿电流需进一步进行分解，以A相电流为例，A相电流可以分解为基波分量和谐波分量。基波分量控制TSC中晶闸管的通断，使固定安装的无功补偿设备实现按需分相投切，谐波分量控制脉宽调制电路PWM有源滤波器APF输出接近A相的基波分量，电源侧电流得到调节，保证了电网污染的治理，其他B、C相电源侧电能质量调节同A相电源调节方式。

DSP控制器应满足响应快速、结构紧凑、布局合理、通道足量等要求，同时具备良好的人机交互。其通过对数据采集模块采集信号的分析进行谐波检测，谐波检测是电能调节装置正确工作的前提。DSP根据谐波的情况采用瞬时空间矢量法进行谐波测算分析。为了确保APF输出的补偿波形的有效性，DSP采用内环、外环两环控制策略。其中，内环控制的任务是依照特定的控制参考量，对辅助电源的输出进行调制，使电力线路获得所需要的消谐电气量；外环控制的任务则是根据检测到的谐波电气量产生一个控制参考量，作为内环控制的控制依据。

APF 主电路见附图2所示。该APF主电路由两部分组成，逆变主电路产生补偿电流，低通滤波器负责对逆变主电路进行“净化”，以防电能调节装置对电网造成二次污染。

参见附图3，TSC无功补偿模块中，为满足无功补偿的分级要求，可将每相电容器按 1∶2∶4 的关系分为 3 组；为满足无功补偿的分相要求，采用星接方式并联电容器；为控制合闸涌流和高次谐波，应将阻尼线圈串联至电容器组中。

本实用新型结合最新的技术发展，以 APF 为基础的电能质量调节装置在解决谐波问题和无功补偿问题方面提高了响应速度、控制精度、避免了二次污染。