[发明专利]一种基于无功补偿电容的电能质量调节装置及其控制方法

权利要求书

1.一种基于无功补偿电容的电能质量调节装置，包括：以并联方式连接在单相电网与单相非线性负载之间的变换模块，其特征在于，所述变换模块包括：

第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一电容、第一电感以及连接在单相电网火线与零线之间且串联连接的第二电感和第二电容；

所述第一开关管的一端连接至所述第二电感和所述第二电容的连接端，所述第一开关管的另一端与所述第二开关管的一端连接；所述第二开关管的另一端与所述第四开关管的另一端连接；所述第四开关管的一端与所述第三开关管的另一端连接；所述第三开关管的一端连接至所述第二电容与单相电网相连的连接端；

所述第一电容的一端连接至所述第四开关管与所述第三开关管的连接端，所述第一电容的另一端通过所述第一电感连接至所述第一开关管与所述第二开关管的连接端；

所述第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管的控制端均接收外部的驱动信号，根据外部的驱动信号控制一端与另一端之间的导通；所述第一开关管和第三开关管导通的同时所述第二开关管和第四开关管截止，所述第一开关管和第三开关管截止的同时所述第二开关管和第四开关管导通。

2.如权利要求1所述的电能质量调节装置，其特征在于，所述第一开关管与所述第二开关管组合成为半桥式封装的开关管模块，所述第三开关管与所述第四开关管组合成为半桥式封装的开关管模块。

3.如权利要求1所述的电能质量调节装置，其特征在于，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和所述第四开关管为IGBT管或MOS管；IGBT管的栅极作为所述开关管的控制端，IGBT管的集电极作为所述开关管一端，IGBT管的发射极作为所述开关管的另一端。

4.一种实现权利要求1-3任一项所述的电能质量调节装置的控制方法，其特征在于，包括下述步骤：

S11：获取单相电网电压的相位θ；

S12：将单相电网电源侧的电流i_s中不同频率的谐波信号转化为直流信号i_dn和i_qn，n表示谐波次数，n＝2k+1，k为非负整数；

S13：在dq坐标系中对直流信号i_dn和i_qn进行PID控制；

S14：将经过PID控制后得到的信号d_dn和d_qn转换为n次参考调制信号d_n^*；

S15：将各次参考调制信号叠加获得总的参考调制信号d^*；

S16：将总的参考调制信号d^*与高频锯齿载波比较产生PWM信号并控制开关管的开断从而控制谐波电流和无功电流。

5.如权利要求4所述的控制方法，其特征在于，步骤S12具体为：将单相电网电源侧的电流i_s变换为静止坐标系αβ中的电流i_αβ，通过第一级dq变换和低通滤波变换将电流信号i_αβ中不同频率的谐波信号转化为dq坐标系中的直流信号i_dn和i_qn，所述直流信号i_dn和i_qn对应的dq变换采用的参考相位为nθ。

6.如权利要求4所述的控制方法，其特征在于，在步骤S14中，通过第二级dq反变换将经过PID控制后的信号d_dn和d_qn转换为n次参考调制信号d_n^*，dq反变换采用的参考相位为(n-1)θ，参考调制信号取自dq反变换后a相的信号。