[发明专利]一种串联有源电压质量治理系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种串联有源电压质量治理系统及控制方法，该系统包括控制器、交流电网、主路单元、旁路单元及负载，旁路单元置于交流电网与负载间，主路单元包括并联部分与串联部分，并联部分包括LCL无源滤波器、单相三电平半桥整流器、储能电容；串联部分包括单相三电平半桥逆变器及LC滤波器，控制器包括DSP、数据交互缓冲单元、FPGA及采样单元，该控制方法采用DSP和FPGA双CPU控制，使并联部分、串联部分可进行独立控制，延迟小、性能优，可对电网电压做出及时、可靠的补偿处理，提高了电网电压质量，同时解决了并联部分电流受电网电压畸变影响导致直流母线电压不稳定的技术问题，消除了串联部分交流信号的静态误差，实现了交流信号的无差跟踪。

技术领域

本发明涉及涉及电能质量治理领域，具体涉及一种串联有源电压质量治理系统及控制方法。

背景技术

目前，电能质量问题受到了越来越多的关注，随着非线性电力电子装置和冲击性、波动性负荷在现代工业中的广泛应用，导致电网电压存在过压、欠压、电压暂降及谐波等电压质量问题，这些问题将导致一些重要的负载或对电能质量敏感的设备性能降低、寿命缩短。

针对这一问题，一种直接有效的措施是在电网和敏感负荷之间加装串联有源电压质量治理系统(active voltage quality regulator, AVQR)，通过向电网注入补偿电压来保证用户端的电压质量。由于串联装置只需要补偿系统电压的畸变和与额定值相差部分，而大部分能量还是直接由电网提供给负载，所以通常它们具有更高的效率。

由于串联有源电压质量治理系统（AVQR）是串联在电网与敏感负荷之间，所以系统的硬件部分由并联部分、串联部分及旁路三部分组成。现有串联有源电压质量治理系统（AVQR）的并联、串联部分均采用单相全桥两电平结构，且常规控制方式是单CPU控制。该结构存在的问题是：两电平结构桥臂之间存在耦合，系统效率低，单CPU控制无法对电网电压做出及时、可靠的补偿处理，电网电压质量差。

如何解决上述问题，是本领域技术人员致力于解决的事情。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种串联有源电压质量治理系统，该系统体积小、损耗小，稳定性强，能够确保电网电压质量。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种串联有源电压质量治理系统，包括控制器、交流电网、主路单元、旁路单元及负载，所述旁路单元置于交流电网与负载间，所述主路单元包括并联部分与串联部分，并联部分包括LCL无源滤波器、单相三电平半桥整流器、储能电容；串联部分包括单相三电平半桥逆变器及LC滤波器，所述LCL无源滤波器包括电容C_fc、电感L_fg及电感L_f2，所述储能单元包括并联的储能电容C1与储能电容C2，单相三电平半桥整流器及单相三电平半桥逆变器均包含多个串联的IGBT单管，所述LC滤波器包括串联的电感L_f3及电容C_f，所述控制器包括DSP、数据交互缓冲单元、FPGA及采样单元，其中：

采样单元用于实时监测系统运行情况，获得采样数据，所述采样数据包括电容C1两端的电压U_dcl、电容C2两端的电压U_dc2、电网电压Us、电感L_f2的电流i3、电容C_fc的电流i4、电容C_f两端的电压U0、电感L_f3的输出电流IL及负载ZL的电流IZ；

FPGA分别与数据交互缓冲单元、采样单元连接，从采样单元中读取采样数据存储至数据交互缓冲单元；

DSP，与数据交互缓冲单元相连，将从上位机获取的控制参数存储至数据缓冲单元，并通过读取数据交互缓冲单元中的采样数据与获取的控制参数进行对比，发送并联部分输出信号及串联部分输出信号给数据交互缓冲单元；