基于有源滤波技术的电能质量治理系统技术方案

本发明专利技术公开了基于有源滤波技术的电能质量治理系统，用于解决电网上的很多设备会引起电网功率因数降低，谐波增大等电能质量以及如何通过对工作人员进行分析得到波形调整值，通过波形调整值使波形的线条进行调整，来解决现有的电网数据监控不能根据工作人员进行显示调整的问题，包括有源滤波器；所述有源滤波器由有源电力滤波器模组和智能控制模组组成，通过实时检测无功及谐波并能够动态进行无功补偿和谐波滤除，解决电能质量问题；通过对参数数据对应的波形的线条调整，方便工作人员进行更好查看。

Power quality control system based on active filter technology

【技术实现步骤摘要】
基于有源滤波技术的电能质量治理系统
本专利技术涉及一种电能质量
，具体为基于有源滤波技术的电能质量治理系统。
技术介绍
在当前节能降耗的大背景下，电能质量日益收到人们的重视，在此形式下，电能质量治理市场近几年保持快速增长，随着工业节电产品的普及应用和智能电网的大力发展，面临市场空间非常广阔；随着技术的进步和成本的降低，电力电子设备的使用越来越广泛，同时，电网上的很多设备会引起电网功率因数降低，谐波增大等电能质量问题。有源电力滤波器APF由于能够实时检测无功及谐波并能够动态进行无功补偿和谐波滤除，是解决电能质量问题的首选方案。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于为了解决电网上的很多设备会引起电网功率因数降低，谐波增大等电能质量以及如何通过对工作人员进行分析得到波形调整值，通过波形调整值使波形的线条进行调整，来解决现有的电网数据监控不能根据工作人员进行显示调整的问题，而提出基于有源滤波技术的电能质量治理系统；本专利技术通过实时检测无功及谐波并能够动态进行无功补偿和谐波滤除，解决电能质量问题；通过对参数数据对应的波形的线条调整，方便工作人员进行更好查看。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：基于有源滤波技术的电能质量治理系统，包括有源滤波器；所述有源滤波器由有源电力滤波器模组和智能控制模组组成，所述智能控制模组包括接口板、人机界面模块、DSP核心板、IO模块、PWM控制模块和主机监控模块；所述接口板的两个端口通过外部电流互感器CT1和外部电流互感器CT2接入电网上；接口板与DSP核心板连接，DSP核心板分别与人机界面模块和PWM控制模块电连接，人机界面模块与IO模块连接；所述DSP核心板用于采集负载侧电流、电源侧电流和系统电压并对其进行分析得到系统电压前馈和系统输出电抗前馈并将其输入至PWM控制模块；具体分析步骤为：步骤一：负载侧电流iL、电源侧电流is和相电压u经信号同步采样模块进行采样，在一周期采样结束后，则得到负载侧电流，电源侧电流和系统电压的时间序列，分别采用FFT变换进行频谱分析，得到它们各自的谐波频率和大小；步骤二：根据补偿设定参数对需要进行滤除的谐波进行提取；负载侧谐波电流和电源侧谐波电流分别乘以复合控制参数KL和Ks后相加得到谐波指令电流；步骤三：谐波指令电流经过启动模块后使得启动时输出电流匀加速增加；步骤四：直流侧电压当前值与设定值之差经过PI调节后得到参数△ip，△ip与电压基波相乘得到为了稳定直流侧电压需要吸收的有功电流，有功电流与经过缓启动的谐波指令电流相加，再经过FFT逆变换，得到APF的输出电流时间序列；通过直流侧电压均压模块将直流侧设定电压的1/2与上半部电容电压实际值之差，经过PI调节后，得到零序分量，该零序分量作为APF输出电流的一部分，使得直流侧上下电容电压相等；步骤五：APF的输出电流时间序列通过同步信号得到当前时刻的输出电流值，与直流侧电压均压模块得到的零序分量相加后得到最终的指令电流值，该指令电流值与APF当前的输出电流值之差经过数字PI控制器与重复控制器后叠加系统电压前馈和系统输出电抗前馈输入至PWM控制模块；PWM控制模块控制PWM信号发生器发出控制信号给IGBT电能变换器使其产生一个和负载谐波大小相等、方向相反的补偿电流注入到电网进行滤波；所述DSP核心板通过以太网总线与主机监控模块进行通信连接，所述主机监控模块包括数据采集单元、统计单元、显示单元、存储单元、注册登录单元和分析单元；所述分析单元用于对工作人员进行分析并显示对应的参数数据对应的波形；具体分析步骤为：V1：将工作人员标记为Ri，i=1、2、……、n；工作人员的登录次数记为PRi；将每次登录的时长进行求和得到登录总时长并标记为TRi；V2：设定职务名称对应若干个职务值记为Ej，j=1、2、……、n；将工作人员的职务名称与若干个职务值进行匹配，匹配到对应的职务值并标记为EjRi；V3：设定系统当前时间为DY，用户的注册时间标记为ZRi；提取工作人员的登录次数、登录总时长中的数值；V4：利用公式获取得到工作人员的波形调整值URi；其中d1、d2、d3和d4均为预设比例系数；V5：当波形调整中大于设定阈值，生成波形调整指令同时进行波形调整计算，具体步骤为：S1：设定主机监控模块所处位置的光照强度记为G1，工作人员的年龄为G2，工作人员的眼睛近视度数记为G3；S2：提取主机监控模块所处位置的光照强度、工作人员的年龄和工作人员的眼睛近视度数的数值，利用公式获取得到工作人员的粗细值CX；其中d5、d6和d7均为预设比例系数；S3：设定波形线条粗细度记为Hk，k=1、……、10，波形线条粗细度Hk对应一个范围值记为（ak，ak+1],且a1的取值为零；a1<a2<……<a11；S4：当粗细值CX在范围值（ak，ak+1]内，则该工作人员的波形线条粗细度为Hk；V6：分析单元将波形调整指令和工作人员的波形线条粗细度发送至显示单元；所述显示单元用于接收到波形调整指令和波形线条粗细度后，将显示参数数据对应的波形的线条调整至工作人员的波形线条粗细度并进行显示。优选的，所述有源电力滤波器模组由缓启动电路、高频滤波电路和IGBT电能变换器组成；所述缓启动电路包括接触器MC1、接触器MC2和电阻R1，电阻R1的一端与接触器MC1的一端并接后与高频电抗器L2的另一端连接，电阻R1的另一端与接触器MC2的一端连接，接触器MC2的另一端、接触器MC1的另一端与断路器QF的一端连接，断路器QF的另一端连接电网，电网的一端连接有非线性负载；所述IGBT电能变换器的一端并联有储能电容C1；IGBT电能变换器的另一端通过驱动板与PWM控制模块连接；IGBT电能变换器的一端的再一端连接有高频电抗器L1的一端，高频滤波电路包括高频电抗器L2、电容C2和电阻R2；高频电抗器L2的一端与电容C2的一端并接后与高频电抗器L1的另一端连接，电容C2的另一端连接有电阻R2。优选的，所述数据采集单元用于采集有源滤波器的参数数据并将参数数据发送至存储单元内存储；所述注册登录单元用于工作人员通过手机终端提交人员信息并将注册成功的人员信息发送至存储单元存储；人员信息包括姓名、手机号码、年龄、眼睛近视度数、入职时间和职务名称；同时注册成功的时间为该工作人员的注册时间；所述统计单元用于采集工作人员登录主机监控模块的登录次数、每次登录的时长以及主机监控模块所处位置的光照强度并将其发送至存储单元进行存储。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术有源滤波器通过外部电流互感器CT1、CT2实时检测负载电流，并通过内部的DSP核心板计算，提取出负载电流的谐波成分，然后通过PWM信号发送道给内部IGBT电能变换器,控制逆变器产生一个和负载谐波大小相等内、方向相反的电流注入到电网中补偿谐波电流，实现滤波功能，通过实时检测无功及谐波并能够动态进行无功补偿和谐本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于有源滤波技术的电能质量治理系统，包括有源滤波器；其特征在于，所述有源滤波器由有源电力滤波器模组和智能控制模组组成，所述智能控制模组包括接口板、人机界面模块、DSP核心板、IO模块、PWM控制模块和主机监控模块；所述接口板的两个端口通过外部电流互感器CT1和外部电流互感器CT2接入电网上；接口板与DSP核心板连接，DSP核心板分别与人机界面模块和PWM控制模块电连接，所述人机界面模块与IO模块连接；/n所述DSP核心板用于采集负载侧电流、电源侧电流和系统电压并对其进行分析得到系统电压前馈和系统输出电抗前馈并将其输入至PWM控制模块；具体分析步骤为：/n步骤一：负载侧电流i

【技术特征摘要】
1.基于有源滤波技术的电能质量治理系统，包括有源滤波器；其特征在于，所述有源滤波器由有源电力滤波器模组和智能控制模组组成，所述智能控制模组包括接口板、人机界面模块、DSP核心板、IO模块、PWM控制模块和主机监控模块；所述接口板的两个端口通过外部电流互感器CT1和外部电流互感器CT2接入电网上；接口板与DSP核心板连接，DSP核心板分别与人机界面模块和PWM控制模块电连接，所述人机界面模块与IO模块连接；
所述DSP核心板用于采集负载侧电流、电源侧电流和系统电压并对其进行分析得到系统电压前馈和系统输出电抗前馈并将其输入至PWM控制模块；具体分析步骤为：
步骤一：负载侧电流iL、电源侧电流is和相电压u经信号同步采样模块进行采样，在一周期采样结束后，则得到负载侧电流，电源侧电流和系统电压的时间序列，分别采用FFT变换进行频谱分析，得到它们各自的谐波频率和大小；
步骤二：根据补偿设定参数对需要进行滤除的谐波进行提取；负载侧谐波电流和电源侧谐波电流分别乘以复合控制参数KL和Ks后相加得到谐波指令电流；
步骤三：谐波指令电流经过启动模块后使得启动时输出电流匀加速增加；
步骤四：直流侧电压当前值与设定值之差经过数字PI控制器调节后得到参数△ip，△ip与电压基波相乘得到为了稳定直流侧电压需要吸收的有功电流，有功电流与经过缓启动的谐波指令电流相加，再经过FFT逆变换，得到APF的输出电流时间序列；通过直流侧电压均压模块将直流侧设定电压的1/2与上半部电容电压实际值之差，经过数字PI控制器调节后，得到零序分量，该零序分量作为APF输出电流的一部分，使得直流侧上下电容电压相等；
步骤五：APF的输出电流时间序列通过同步信号得到当前时刻的输出电流值，与直流侧电压均压模块得到的零序分量相加后得到最终的指令电流值，该指令电流值与APF当前的输出电流值之差经过数字PI控制器与重复控制器后叠加系统电压前馈和系统输出电抗前馈输入至PWM控制模块；PWM控制模块控制PWM信号发生器发出控制信号给IGBT电能变换器使其产生一个和负载谐波大小相等、方向相反的补偿电流注入到电网进行滤波；
所述DSP核心板通过以太网总线与主机监控模块进行通信连接，所述主机监控模块包括数据采集单元、统计单元、显示单元、存储单元、注册登录单元和分析单元；
所述分析单元用于对工作人员进行分析并显示对应的参数数据对应的波形；具体分析步骤为：
V1：将工作人员标记为Ri，i=1、2、……、n；工作人员的登录次数记为PRi；将每次登录的时长进行求和得到登录总时长并标记为TRi；
V2：设定职务名称对应若干个职务值记为Ej，j=1、2、……、n；将工作人员的职务名称与若干个职务值进行匹配，匹配到对应的职务值并标记为EjRi；
V3：设定系统当前...

【专利技术属性】
技术研发人员：祖军，赵岚，于胜涛，
申请(专利权)人：能科科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11