[发明专利]多端统一电能质量控制器直流侧电压控制装置及方法

权利要求书

1.多端统一电能质量控制器直流侧电压控制装置，其特征在于，该装置主要由直流侧电压检测电路、直流侧电压偏差计算电路、PI控制器、补偿运算电路、共轭滤波电感、串联有源滤波器、直流侧电容、若干数目的滞环控制器和若干数目的并联有源滤波器组成；其中，

若干数目的并联有源滤波器通过直流侧电容与串联有源滤波器相连；

串联有源滤波器通过共轭滤波电感与ABC三相交流电网相连；

ABC三相交流电网通过共轭滤波电感与每个用户相连；

每个并联有源滤波器分别与对应的用户相连；

每个并联有源滤波器分别与对应的滞环控制器相连；

补偿运算电路分别与每个用户和每个用户对应的滞环控制器相连；

直流侧电容与直流侧电压检测电路、直流侧电压偏差计算电路、PI控制器和补偿运算电路依次相连。

2.根据权利要求1所述多端统一电能质量控制器直流侧电压控制装置，其特征在于，所述补偿运算电路包括αβ变换模块、瞬时电流计算模块、锁相环、第一低通滤波器、第二低通滤波器、正弦余弦信号发生电路、第一逻辑运算模块、第二逻辑运算模块、三相电流计算模块和αβ反变换模块；其中，

用户与αβ变换模块和瞬时电流计算模块依次相连；

瞬时电流计算模块分别与第一低通滤波器、第二低通滤波器、第一逻辑运算模块、第二逻辑运算模块和正弦余弦信号发生电路相连；

第一逻辑运算模块与PI控制器相连；

ABC三相交流电网的A相与锁相环和正弦余弦信号发生电路依次相连；

第一低通滤波器与第一逻辑运算模块相连；

第二低通滤波器与第二逻辑运算模块相连；

三相电流计算模块分别与正弦余弦信号发生电路、第一逻辑运算模块、第二逻辑运算模块和αβ反变换模块相连；

αβ反变换模块与滞环控制器相连。

3.多端统一电能质量控制器直流侧电压控制方法，其特征是该方法包括以下步骤：

步骤1：直流侧电压检测电路检测直流侧电容的电压，直流侧电容的电压即多端统一电能质量控制器直流侧电压实际值V_dc，将多端统一电能质量控制器直流侧电压实际值V_dc送入直流侧电压偏差计算电路；

步骤2：设定多端统一电能质量控制器的直流侧电压偏差计算电路的直流侧电压参考值V_r；

步骤3：直流侧电压偏差计算电路确定多端统一电能质量控制器直流侧电压偏差V_err；

直流侧电压偏差计算电路根据直流侧电压参考值V_r和直流侧电压实际值V_dc通过下式计算得到直流侧电压偏差V_err：

V_err=V_r-V_dc；

步骤4：将直流侧电压偏差计算电路得到的直流侧电压偏差V_err送入PI控制器调节后，得到直流侧电压调压信号i_p；

步骤5：并联有源滤波器将检测到用户的三相电流i_1a、i_1b和i_1c送入补偿运算电路和滞环控制电路；

步骤6：补偿运算电路接收用户的三相电流i_1a、i_1b和i_1c，以及PI控制器调节输出的直流侧电压调压信号i_p，补偿运算电路确定用户三相电流分别对应的补偿电流参考值和

步骤7：滞环控制电路根据用户的三相电流i_1a、i_1b和i_1c以及补偿运算电路提供的对应的补偿电流参考值和产生要对并联有源滤波器输出的PWM控制信号；

步骤8：并联有源滤波器根据滞环控制电路提供的PWM控制信号，输出用户三相电流的补偿电流值，实现多端统一电能质量控制器直流侧电压的控制。

4.根据权利要求3中所述多端统一电能质量控制器直流侧电压控制方法，其特征是步骤6中，所述补偿运算电路确定用户三相电流分别对应的补偿电流参考值和的方法如下：

（1）并联有源滤波器检测到的用户的三相电流分别为：

式中，n=3k±1，其中k为整数；ω为电网电源角频率，I_l1n、分别为用户三相电流各次电流的有效值和初相角；

（2）用户的三相电流i_1a、i_1b和i_1c送入补偿运算电路的αβ变换模块，

根据下式通过αβ变换模块变换后得到用户的三相电流i_1a、i_1b和i_1c在αβ两相坐标系下的α相电流i_α和β相电流i_β：

iαiβ=Tabcαβi1ai1bi1c,]]>其中，Tabcαβ=231-12-12032-32;]]>

其中，为从abc三相坐标系变换到αβ两相坐标系的变换矩阵；

（3）锁相环获取ABC三相交流电网的A相电压的相位角θ并将电网A相电压的相位角θ送入正弦余弦信号发生电路，正弦余弦信号发生电路产生与电网a相电压同相位的正弦信号sinθ和余弦信号cosθ；

（4）瞬时电流计算模块将根据αβ变换模块提供的三相电流i_1a、i_1b和i_1c在αβ两相坐标系下的α相电流i_α和β相i_β以及正弦余弦信号发生电路提供的与电网a相电压同相位正弦信号sinθ和余弦信号cosθ，根据下式得到用户三相电流的瞬时有功电流i_11p和瞬时无功电流i_11q；

il1pil1q=Tiαiβ,]]>其中，T=sinθ-cosθ-cosθ-sinθ;]]>

T为变换矩阵；

（5）瞬时有功电流i_l1p经第一低通滤波器得到用户三相基波电流的有功直流分量瞬时无功电流i_l1q经第二低通滤波器得到用户三相基波电流的无功直流分量

（6）第一逻辑运算模块接收瞬时电流计算模块得到的用户三相电流的瞬时有功电流i_l1p与第一低通滤波器得到用户三相基波电流的有功直流分量以及PI控制器调节后得到直流侧电压调压信号i_p，通过运算得到并联有源滤波器的含直流侧电压调压信号i_p的补偿参考电流量的有功直流分量i_lipc；

（7）第二逻辑运算模块接收将瞬时电流计算模块得到的用户三相电流的瞬时无功电流i_l1q与第二低通滤波器得到的用户三相基波电流的无功直流分量通过运算得到并联有源滤波器的含直流侧电压调压信号i_p的补偿参考电流量的无功直流电流分量i_l1qc；

（8）将并联有源滤波器的含直流侧电压调压信号i_p的补偿参考电流量的有功直流分量i_lipc和并联有源滤波器的含直流侧电压调压信号i_p的补偿参考电流量的无功直流电流分量i_l1qc与正弦余弦信号发生电路产生的正弦信号sinθ、余弦信号cosθ送到三相电流计算模块中；

三相电流计算模块根据下式，变换得到αβ两相坐标系下α相补偿电流参考值和β相的补偿电流参考值

iα*iβ*=T-1ilipcil1qc;]]>

（9）αβ两坐标系下α相补偿电流参考值和β相的补偿电流参考值送到αβ反变换模块中，

αβ反变换模块根据下式变换得到并联有源滤波器含多端统一电能质量控制器直流侧电压调压信号i_p的用户三相补偿电流参考值

il1a*il1b*il1c*=Tabcαβ-1iα*iβ*.]]>