[发明专利]快速准确检测指令信号的多功能电能质量调节器

说明书

技术领域

本发明涉及电网，具体是电网电力电子设备和装置，更具体是快速准确检测指令信号的多功能电能质量调节器

背景技术

随着科学技术的发展进步，社会的电气化、信息化程度不断提高，一方面，现代电力电子技术快速发展，各种非线性负荷和具有非线性特征的电力电子设备和装置在电力系统和电力用户中大量应用，如变频调速器、晶闸管变流设备、开关电源、家用电器等的广泛应用，向电网中引入严重的谐波污染，以及电力机车、轧钢设备等大型用电设备的使用，还会使电力系统产生电压下跌或上升、电压波动的现象，这些问题导致电能质量恶化；另一方面，各种复杂的、精密的、对电能质量敏感的用电设备的不断普及，如精密实验仪器、高精度生产过程的自动控制设备、高性能的家用电器和办公设备等，对电能质量提出的要求越来越高。因此，改善电网电能质量，解决电力系统和电力用户供需双方矛盾的要求日益迫切。

电流谐波和各种电压瞬时扰动是电网中最常出现的两类问题，通常针对电流谐波使用并联有源滤波器对其进行抑制，而对于电压质量问题，包括电网电压谐波及电压瞬时波动，则常常需要依靠串联有源滤波器解决，然而两种有源滤波器(APF)都存在功能单一的缺点，而电力系统中的电能质量问题往往呈现出多样性和复杂性，当各种电压电流质量问题同时存在并且加上其他形式的干扰时，功能单一的有源滤波器就不能很好地改善电能质量了，例如，对于同一配电母线上既有电压敏感负荷，又有非线性负荷，还有冲击负荷的情况下，就需要同时安装电压补偿器和电流补偿器。若针对每一种电能质量问题都分别采取一种类型的调节器，这样多种装置同时使用将会大大增加治理措施的成本，还会增加装置运行维护的复杂程度，并且各装置之间还存在着协调配合的问题，影响联合运行的可靠性，既不经济，也不现实。于是，对能够同时解决多种电能质量问题的装置的研究便由此产生，即多功能电能质量调节器。在这种系统中，并联侧有源滤波器(PAPF)和串联侧有源滤波器(SAPF)，通过公共的直流母线组合到一起，既能补偿负载引起的谐波、无功电流等问题，又能补偿电源电压骤升、骤降、不对称、闪变、波动等电能质量问题，是一种具有综合功能的电能质量调节器。

多功能电能质量调节器是串、并联型APF的组合，调节器采用三相三线制左串右并的形式连接，串联侧APF通过变压器与主线路连接，滤除电网电压谐波和抑制电源电压的波动；并联侧APF滤除负载电流谐波和改善功率因数。

目前多功能电能质量调节器的研究还处在实验阶段，制约其发展的一个关键因素是如何能够准确快速地检测出电压电流指令信号。由于对指令信号的检测是多功能电能质量调节器可靠工作的先决条件，检测方法的快速性和准确性直接关系到补偿效果的好坏，而现有的指令信号检测方法大多需要进行复杂的坐标变换，存在运算量较大、实时性不好和难以实现的问题，并且当供电电压存在波动时检测精度容易受到影响，同时，需要使用大量的传感器对电压电流进行检测，导致调节器的补偿精度受到影响，这些因素都制约了电能质量调节器的发展。

一些常见的应用在多功能电能质量调节器并联侧指令信号检测方法主要包括基于Fryze功率定义的分析方法、傅立叶变换分析法、瞬时无功功率法、自适应干扰对消方法和小波变换法。基于Fryze功率定义的分析方法，计算较简单，但无法适用于供电电压存在波动的场合；DFT和FFT等傅立叶变换分析法，可以对电压电流中存在的谐波分量进行分离，但运算量大、实时性差；自适应干扰对消方法在电压存在波动和干扰时也具有较好的能力，缺点是动态响应速度较慢；小波变换分析法特别适用于电压电流信号受瞬时扰动影响发生突变的情况，但其对谐波检测实时性和准确性均有待改善；传统的基于瞬时无功功率理论的α-β变换方法，具有易于实现的特点，但是需要进行复杂的坐标变换，存在运算量较大、实时性不好的问题，并且当供电电压存在波动时精度容易受影响，制约了其发展。

发明内容

针对目前多功能电能质量调节器所使用指令信号检测算法普遍存在运算量较大、实时性不好的问题，并且当供电电压存在波动时精度容易受影响，本发明的目的是对多功能电能质量调节器并联侧指令信号检测方法进行优化，提出一种能够快速准确检测指令信号的多功能电能质量调节器。