CN106026135B - 一种电能质量综合治理装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电能质量综合治理装置及其方法，根据采集的低压电网的电网参数确定当前目标补偿任务，进而根据当前目标补偿任务来生成四个相应的脉冲控制信号，分别控制第一IGBT逆变模块、第二IGBT逆变模块、第三IGBT逆变模块以及高频无级调压模块进行静止无功补偿、有源滤波、三相不平衡电流补偿以及无级电压补偿。本发明能够同时进行静止无功补偿、有源滤波、三相不平衡电流补偿以及无级电压补偿，补偿内容全面，对低压电网的治理效果好，且本发明采用IGBT逆变模块进行无功补偿、有源滤波以及三相不平衡电流补偿，体积小，损耗小，成本低，响应速度快，实时性和动态性好，且IGBT为全控型电子电力器件，相比其他电力电子器件来说，控制精度高。

Description

一种电能质量综合治理装置及其方法
技术领域
本发明涉及低压电网质量管理技术领域，特别是涉及一种电能质量综合治理装置及其方法。
背景技术
随着建设社会主义新农村的进一步深入，电能质量日益受到供电企业和电力用户的极大关注和重视。农村低压电网中的电能质量问题主要体现在如下几个方面：
无功补偿不足。随着农村地区经济的发展，越来越多的农户拥有了农用机械设备，如电焊机、电抗器、整流器等，不但要消耗较大的有功功率，而且还要消耗大量的无功功率。
三相不平衡。在三相四线制农村低压配电网中，用户多为单相负荷或单、三相负荷混用，由于负载的不均衡和系统元件参数的不对称，三相间的不平衡电流客观普遍存在；同时用户负荷不平衡状况的无规律性和不可预知性，导致低压电网三相电流长期的不平衡。
谐波含量大。
电压不合格。电压不合格的情况分为电压偏低和电压偏高两种情况。低压配网的电能质量问题主要体现为电压偏低问题，它是各种电能质量问题的综合体现。
基于低压电网所存在的上述各种电能质量问题，目前的解决方法主要为在变压器二次侧或者线路末端安装电能质量治理装置，该电能质量治理装置包括电容器静态无功补偿装置、滤波装置等。但是，在变压器二次侧或者线路末端安装电能质量治理装置，通常都只针对某一种电能质量问题进行解决，且采用传统的无功补偿电容和滤波电抗器的方式，使得整个电能质量治理装置的体积通常都比较大，成本较高，寿命有限，而且调节精度较差。
因此，如何提供一种能够解决上述问题的电能质量综合治理装置及其方法是本领域技术人员目前需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种电能质量综合治理装置及其方法，能够同时进行静止无功补偿、有源滤波、三相不平衡电流补偿以及无级电压补偿，补偿内容全面，补偿效率高，对低压电网的治理效果好，且进行上述补偿所采用的元器件体积小，成本低，控制精度高。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种电能质量综合治理装置，包括：
初始控制模块，用于确定低压电网的参数阈值，采集所述低压电网的电网参数，依据所述参数阈值以及所述电网参数生成初始控制信号并发送至多目标控制模块；
所述多目标控制模块，用于根据所述初始控制信号确定当前目标补偿任务，针对所述当前目标补偿任务，生成四个相应的脉冲控制信号，并分别发送至第一IGBT逆变模块、第二IGBT逆变模块、第三IGBT逆变模块以及高频无级调压模块；
所述第一IGBT逆变模块，用于依据接收到的第一脉冲控制信号对所述低压电网进行静止无功补偿；
所述第二IGBT逆变模块，用于依据接收到的第二脉冲控制信号对所述低压电网进行有源滤波；
所述第三IGBT逆变模块，用于依据接收到的第三脉冲控制信号对所述低压电网进行三相不平衡电流补偿；
所述高频无级调压模块，用于依据接收到的第四脉冲控制信号对所述低压电网进行无级电压补偿。
优选地，所述第一IGBT逆变模块、所述第二IGBT逆变模块以及所述第三IGBT逆变模块结构相同；所述高频无级调压模块的结构包括与所述第一IGBT逆变模块相同结构的IGBT逆变模块以及隔离变压器，所述IGBT逆变模块每相与所述低压电网之间均连接有所述隔离变压器。
优选地，所述初始控制模块具体用于：
确定所述第一IGBT逆变模块、所述第二IGBT逆变模块、所述第三IGBT逆变模块以及所述高频无级调压模块的安全容量约束阈值以及相电压合格阈值、谐波畸变率阈值、功率因数阈值、三相不平衡度阈值；
采集并依据所述低压电网的电网参数计算得到相电压值、功率因数、谐波畸变率以及三相不平衡度；生成所述初始控制信号并发送至所述多目标控制模块，所述初始控制信号内包括各个模块的所述安全容量约束阈值、所述相电压合格阈值、所述谐波畸变率阈值、所述功率因数阈值、所述三相不平衡度阈值、所述相电压值、所述功率因数、所述谐波畸变率以及所述三相不平衡度。
优选地，所述多目标控制模块具体包括：
相电压判断单元，用于判断所述相电压值是否满足所述相电压合格阈值，如果是，令相电压补偿系数为0，触发功率因数判断单元；否则，直接触发所述功率因数判断单元；
所述功率因数判断单元，用于判断所述功率因数是否大于所述功率因数阈值，如果是，令功率因数补偿系数为0，触发三相不平衡度判断单元，否则，直接触发所述三相不平衡度判断单元；
所述三相不平衡度判断单元，用于判断所述三相不平衡度是否小于三相不平衡度阈值，如果是，令三相平衡补偿系数为0，触发谐波畸变率判断单元，否则，直接触发所述谐波畸变率判断单元；
所述谐波畸变率判断单元，用于判断所述谐波畸变率是否小于所述谐波畸变率阈值，如果是，令谐波补偿系数为0，触发任务确定单元；否则，直接触发所述任务确定单元；
所述任务确定单元，用于根据各个补偿系数是否为0来确定所述当前目标补偿任务并发送至补偿系数生成单元；
所述补偿系数生成单元，用于根据所述当前目标补偿任务，在各个模块的所述安全容量约束阈值内计算得到分别对应于所述第一IGBT逆变模块、所述第二IGBT逆变模块、所述第三IGBT逆变模块以及所述高频无级调压模块的补偿系数；
脉冲控制信号生成单元，用于根据所述补偿系数生成四个相应的所述脉冲控制信号，并分别发送至所述第一IGBT逆变模块、所述第二IGBT逆变模块、所述第三IGBT逆变模块以及所述高频无级调压模块。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种电能质量综合治理方法，包括：
步骤s101：确定低压电网的参数阈值，采集所述低压电网的电网参数，并依据所述参数阈值以及所述电网参数生成初始控制信号；
步骤s102：根据所述初始控制信号确定当前目标补偿任务，针对所述当前目标补偿任务，生成四个相应的脉冲控制信号，并分别发送至第一IGBT逆变模块、第二IGBT逆变模块、第三IGBT逆变模块以及高频无级调压模块；
步骤s103：所述第一IGBT逆变模块依据接收到的第一脉冲控制信号对所述低压电网进行静止无功补偿；
步骤s104：所述第二IGBT逆变模块依据接收到的第二脉冲控制信号对所述低压电网进行有源滤波；
步骤s105：所述第三IGBT逆变模块依据接收到的第三脉冲控制信号对所述低压电网进行三相不平衡电流补偿；
步骤s106：所述高频无级调压模块依据接收到的第四脉冲控制信号对所述低压电网进行无级电压补偿。
优选地，所述第一IGBT逆变模块、所述第二IGBT逆变模块以及所述第三IGBT逆变模块结构相同；所述高频无级调压模块的结构包括与所述第一IGBT逆变模块相同结构的IGBT逆变模块以及隔离变压器，所述IGBT逆变模块每相与所述低压电网之间均连接有所述隔离变压器。
优选地，所述步骤s101的过程具体为：
确定所述第一IGBT逆变模块、所述第二IGBT逆变模块、所述第三IGBT逆变模块以及所述高频无级调压模块的安全容量约束阈值以及相电压合格阈值、谐波畸变率阈值、功率因数阈值、三相不平衡度阈值；
采集并依据所述低压电网的电网参数计算得到相电压值、功率因数、谐波畸变率以及三相不平衡度；
生成所述初始控制信号，所述初始控制信号内包括各个模块的所述安全容量约束阈值、所述相电压合格阈值、所述谐波畸变率阈值、所述功率因数阈值、所述三相不平衡度阈值、所述相电压值、所述功率因数、所述谐波畸变率以及所述三相不平衡度。
优选地，所述步骤s102的过程具体为：
步骤s201：判断所述相电压值是否满足所述相电压合格阈值，如果是，令相电压补偿系数为0，进入步骤s202；否则，直接进入步骤s202；
步骤s202：判断所述功率因数是否大于所述功率因数阈值，如果是，令功率因数补偿系数为0，进入步骤s203；否则，直接进入步骤s203；
步骤s203：判断所述三相不平衡度是否小于三相不平衡度阈值，如果是，令三相平衡补偿系数为0，进入步骤s204；否则，直接进入步骤s204；
步骤s204：判断所述谐波畸变率是否小于所述谐波畸变率阈值，如果是，令谐波补偿系数为0，进入步骤s205；否则，直接进入步骤s205；
步骤s205：根据各个补偿系数是否为0来确定所述当前目标补偿任务；
步骤s206：根据所述当前目标补偿任务，在各个模块的所述安全容量约束阈值内计算得到分别对应于所述第一IGBT逆变模块、所述第二IGBT逆变模块、所述第三IGBT逆变模块以及所述高频无级调压模块的补偿系数；
步骤s207：根据所述补偿系数生成四个相应的所述脉冲控制信号，并分别发送至所述第一IGBT逆变模块、所述第二IGBT逆变模块、所述第三IGBT逆变模块以及所述高频无级调压模块。
优选地，所述脉冲控制信号的频率可调。
本发明提供了一种电能质量综合治理装置及其方法，本发明中能够根据得到的当前目标补偿任务生成四个脉冲控制信号，来控制第一IGBT逆变模块、第二IGBT逆变模块、第三IGBT逆变模块以及高频无级调压模块分别进行静止无功补偿、有源滤波、三相不平衡电流补偿以及无级电压补偿；可见，本发明能够同时进行上述四项补偿操作，补偿内容全面，补偿效率高，对低压电网的治理效果好。同时，本发明中采用IGBT逆变模块进行无功补偿、有源滤波以及三相不平衡电流补偿，体积小，损耗小，成本低，响应速度快，实时性和动态性好，且IGBT为全控型电子电力器件，相比其他电力电子器件来说，控制精度高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种电能质量综合治理装置的结构示意图；
图2为本发明提供的一种电能质量综合治理方法的过程的流程图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种电能质量综合治理装置及其方法，能够同时进行静止无功补偿、有源滤波、三相不平衡电流补偿以及无级电压补偿，补偿内容全面，补偿效率高，对低压电网的治理效果好，且进行上述补偿所采用的元器件体积小，成本低，控制精度高。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种电能质量综合治理装置，参见图1所示，图1为本发明提供的一种电能质量综合治理装置的结构示意图；该装置包括：
初始控制模块11，用于确定低压电网的参数阈值，采集低压电网的电网参数，依据参数阈值以及电网参数生成初始控制信号并发送至多目标控制模块12；
多目标控制模块12，用于根据初始控制信号确定当前目标补偿任务，针对当前目标补偿任务，生成四个相应的脉冲控制信号，并分别发送至第一IGBT逆变模块13、第二IGBT逆变模块14、第三IGBT逆变模块15以及高频无级调压模块16；
第一IGBT逆变模块13，用于依据接收到的第一脉冲控制信号对低压电网进行静止无功补偿；
第二IGBT逆变模块14，用于依据接收到的第二脉冲控制信号对低压电网进行有源滤波；
第三IGBT逆变模块15，用于依据接收到的第三脉冲控制信号对低压电网进行三相不平衡电流补偿；
高频无级调压模块16，用于依据接收到的第四脉冲控制信号对低压电网进行无级电压补偿。
作为优选地，第一IGBT逆变模块13、第二IGBT逆变模块14以及第三IGBT逆变模块15结构相同；高频无级调压模块16的结构包括与第一IGBT逆变模块13相同结构的IGBT逆变模块以及隔离变压器，IGBT逆变模块每相与低压电网之间均连接有隔离变压器。
可以理解的是，由于每个IGBT逆变模块均具有一定的安全容量约束阈值，即每个IGBT逆变模块能够提供的补偿电流大小是具有一定范围的，若需要的补偿电流的大小过大，例如进行静止无功补偿时，所需要的补偿电流大小超出第一IGBT逆变模块13的安全容量约束阈值，则会导致静止无功补偿不到位的问题。但是，若以上三个模块采用相同结构的话，则模块间即可以进行互相补充，例如，在上述情况下，若第三IGBT逆变模块15此时提供的补偿电流并未达到自身的安全容量约束阈值，即第三IGBT逆变模块15仍有“余力”，则第三IGBT逆变模块15可输出无功补偿电流来辅助进行静止无功补偿。可见，大大提高了电能质量综合治理装置的补偿能力，可靠性高。并且采用相同的结构也便于进行采购和安装，便利性高。
其中，这里的初始控制模块11具体用于：
确定第一IGBT逆变模块13、第二IGBT逆变模块14、第三IGBT逆变模块15以及高频无级调压模块16的安全容量约束阈值以及相电压合格阈值、谐波畸变率阈值、功率因数阈值、三相不平衡度阈值；
采集并依据低压电网的电网参数计算得到相电压值、功率因数、谐波畸变率以及三相不平衡度；生成初始控制信号并发送至多目标控制模块12，初始控制信号内包括各个模块的安全容量约束阈值、相电压合格阈值、谐波畸变率阈值、功率因数阈值、三相不平衡度阈值、相电压值、功率因数、谐波畸变率以及三相不平衡度。
其中，每个模块的安全容量约束阈值为该模块的设计容量减去容量安全阈值，再减去维持直流侧电容电压稳定的容量。由于直流侧电容电压的稳定是装置正常工作所必须的，所以是首先要保证的。同时由于直流侧电容电压一直在波动，因此安全容量约束阈值是动态的。另外，相电压合格阈值可以为198V-235V，谐波畸变率阈值可以为5％，功率因数阈值为0.9，三相不平衡度阈值为15％。当然，这里的各项阈值的具体数值仅为优选方案，本发明对此不作特别限定。
进一步的，这里的多目标控制模块12具体包括：
相电压判断单元，用于判断相电压值是否满足相电压合格阈值，如果是，令相电压补偿系数为0，触发功率因数判断单元；否则，直接触发功率因数判断单元；
功率因数判断单元，用于判断功率因数是否大于功率因数阈值，如果是，令功率因数补偿系数为0，触发三相不平衡度判断单元，否则，直接触发三相不平衡度判断单元；
三相不平衡度判断单元，用于判断三相不平衡度是否小于三相不平衡度阈值，如果是，令三相平衡补偿系数为0，触发谐波畸变率判断单元，否则，直接触发谐波畸变率判断单元；
谐波畸变率判断单元，用于判断谐波畸变率是否小于谐波畸变率阈值，如果是，令谐波补偿系数为0，触发任务确定单元；否则，直接触发任务确定单元；
任务确定单元，用于根据各个补偿系数是否为0来确定当前目标补偿任务并发送至补偿系数生成单元；
补偿系数生成单元，用于根据当前目标补偿任务，在各个模块的安全容量约束阈值内计算得到分别对应于第一IGBT逆变模块13、第二IGBT逆变模块14、第三IGBT逆变模块15以及高频无级调压模块16的补偿系数；
脉冲控制信号生成单元，用于根据补偿系数生成四个相应的脉冲控制信号，并分别发送至第一IGBT逆变模块13、第二IGBT逆变模块14、第三IGBT逆变模块15以及高频无级调压模块16。
可以理解的是，补偿系数为0则表明对应的因素不需要进行补偿，例如若三相平衡补偿系数为0，则表明不需要进行三相平衡补偿，此时低压电网已处于三相平衡状态。另外，相电压判断单元、功率因数判断单元、三相不平衡度判断单元以及谐波畸变率判断单元仅能控制各项补偿系数为0或不为0，并不能具体确定各项补偿系数的具体数值。任务确定单元根据补偿系数是否为0可以确定需要进行补偿的因素类型，进而得到当前目标补偿任务。补偿系数生成单元能够根据当前目标补偿任务来确定各项补偿系数的具体数值。
例如，当任务确定单元接收到三相平衡补偿系数为0、谐波补偿系数为0、功率因数补偿系数不为0、相电压补偿系数不为0，任务确定单元确定当前目标补偿任务为进行三相不平衡电流补偿以及有源滤波；当任务确定单元接收到三相平衡补偿系数不为0、谐波补偿系数不为0、功率因数补偿系数为0、相电压补偿系数不为0时，任务确定单元确定当前目标补偿任务为进行静止无功补偿。以此类推。
其中，计算补偿系数时，若所需要的补偿电流等于或大于对应的模块的安全容量约束阈值(即等于或大于对应的模块所能提供的最大补偿电流)，则令补偿系数为1；所需要的补偿电流小于对应的模块的安全容量约束阈值时，补偿系数为所需要的补偿电流与对应的模块的安全容量约束阈值的比值。当然，以上仅为优选算法，本发明不限定补偿系数的具体计算方式。
需要注意的是，以上仅为一种实施例，这里的相电压判断单元、功率因数判断单元、三相不平衡度判断单元以及谐波畸变率判断单元之间的相互触发关系本发明并不限定，即本发明不限定进行相电压判断、功率因数判断、三相不平衡度判断以及谐波畸变率判断的顺序。例如，相电压判断单元进行判断之后可以触发三相不平衡度判断单元，然后由三相不平衡度判断单元触发功率因数判断单元。这里的无级电压补偿、静止无功补偿、有源滤波以及三相不平衡电流补偿的优先级可根据实际需要而定。
另外，脉冲控制信号生成单元还用于对第一IGBT逆变模块13、第二IGBT逆变模块14、第三IGBT逆变模块15输出的补偿电流以及高频无级调压模块16输出的补偿电压进行采样并计算得到补偿电流以及补偿电压的偏差值。
相应的，脉冲控制信号生成单元内具体包括比例积分控制器和比例谐振控制器。
当进行静止无功补偿或三相不平衡补偿时，由于对输出补偿电流的频率控制精度要求不高，可以采用比例积分控制器进行达到无静差控制，即比例积分控制器根据补偿系数生成脉冲控制信号时，根据获取到的相应的偏差值对生成的脉冲控制信号进行误差调整。
当进行谐波补偿、无级调压补偿时，由于对输出补偿电流的频率控制精度要求较高，采用比例谐振控制器生成相应的脉冲控制信号。比例谐振控制器根据获取到的相应的偏差值对生成的脉冲控制信号进行误差调整。同时，比例谐振控制器还可以实现频率与谐振频率相一致的正弦信号的无静差跟踪，提高跟踪控制精度。这里的跟踪指的是对由比例谐振控制器进行控制的第二IGBT逆变模块14输出的补偿电流以及高频无级调压模块16输出的补偿电压进行跟踪。
其中，比例谐振控制器的传递函数为：
ωc为截止频率，Kp为比例参数，KI为积分参数。
本发明提供了一种电能质量综合治理装置，本发明中能够根据得到的当前目标补偿任务生成四个脉冲控制信号，来控制第一IGBT逆变模块、第二IGBT逆变模块、第三IGBT逆变模块以及高频无级调压模块分别进行静止无功补偿、有源滤波、三相不平衡电流补偿以及无级电压补偿；可见，本发明能够同时进行上述四项补偿操作，补偿内容全面，补偿效率高，对低压电网的治理效果好。同时，本发明中采用IGBT逆变模块进行无功补偿、有源滤波以及三相不平衡电流补偿，体积小，损耗小，成本低，响应速度快，实时性和动态性好，且IGBT为全控型电子电力器件，相比其他电力电子器件来说，控制精度高。
本发明还提供了一种电能质量综合治理方法，参见图2所示，图2为本发明提供的一种电能质量综合治理方法的过程的流程图；该方法包括：
步骤s101：确定低压电网的参数阈值，采集低压电网的电网参数，并依据参数阈值以及电网参数生成初始控制信号；
步骤s102：根据初始控制信号确定当前目标补偿任务，针对当前目标补偿任务，生成四个相应的脉冲控制信号，并分别发送至第一IGBT逆变模块、第二IGBT逆变模块、第三IGBT逆变模块以及高频无级调压模块；
步骤s103：第一IGBT逆变模块依据接收到的第一脉冲控制信号对低压电网进行静止无功补偿；
步骤s104：第二IGBT逆变模块依据接收到的第二脉冲控制信号对低压电网进行有源滤波；
步骤s105：第三IGBT逆变模块依据接收到的第三脉冲控制信号对低压电网进行三相不平衡电流补偿；
步骤s106：高频无级调压模块依据接收到的第四脉冲控制信号对低压电网进行无级电压补偿。
作为优选地，第一IGBT逆变模块、第二IGBT逆变模块以及第三IGBT逆变模块结构相同；高频无级调压模块的结构包括与第一IGBT逆变模块相同结构的IGBT逆变模块以及隔离变压器，IGBT逆变模块每相与低压电网之间均连接有隔离变压器。
作为优选地，步骤s101的过程具体为：
确定第一IGBT逆变模块、第二IGBT逆变模块、第三IGBT逆变模块以及高频无级调压模块的安全容量约束阈值以及相电压合格阈值、谐波畸变率阈值、功率因数阈值、三相不平衡度阈值；
采集并依据低压电网的电网参数计算得到相电压值、功率因数、谐波畸变率以及三相不平衡度；
生成初始控制信号，初始控制信号内包括各个模块的安全容量约束阈值、相电压合格阈值、谐波畸变率阈值、功率因数阈值、三相不平衡度阈值、相电压值、功率因数、谐波畸变率以及三相不平衡度。
其中，步骤s102的过程具体为：
步骤s201：判断相电压值是否满足相电压合格阈值，如果是，令相电压补偿系数为0，进入步骤s202；否则，直接进入步骤s202；
步骤s202：判断功率因数是否大于功率因数阈值，如果是，令功率因数补偿系数为0，进入步骤s203；否则，直接进入步骤s203；
步骤s203：判断三相不平衡度是否小于三相不平衡度阈值，如果是，令三相平衡补偿系数为0，进入步骤s204；否则，直接进入步骤s204；
步骤s204：判断谐波畸变率是否小于谐波畸变率阈值，如果是，令谐波补偿系数为0，进入步骤s205；否则，直接进入步骤s205；
步骤s205：根据各个补偿系数是否为0来确定当前目标补偿任务；
步骤s206：根据当前目标补偿任务，在各个模块的安全容量约束阈值内计算得到分别对应于第一IGBT逆变模块、第二IGBT逆变模块、第三IGBT逆变模块以及高频无级调压模块的补偿系数；
步骤s207：根据补偿系数生成四个相应的脉冲控制信号，并分别发送至第一IGBT逆变模块、第二IGBT逆变模块、第三IGBT逆变模块以及高频无级调压模块。
需要注意的是，本发明不限定进行相电压判断、功率因数判断、三相不平衡度判断以及谐波畸变率判断的顺序。即不限定步骤s201～步骤s204的先后顺序，这里的无级电压补偿、静止无功补偿、有源滤波以及三相不平衡电流补偿的优先级可根据实际需要而定。
作为优选地，脉冲控制信号的频率可调。
可以理解的是，在补偿电流并不需要很大的情况下，通过频率较低的脉冲信号来启动IGBT逆变模块，可以减少电能的使用，同时也能够达到目的，故通过使脉冲控制信号的频率可调，即可以根据不同的情况选择输出不同频率的脉冲控制信号来控制IGBT逆变模块。
本发明提供了一种电能质量综合治理方法，本发明中能够根据得到的当前目标补偿任务生成四个脉冲控制信号，来控制第一IGBT逆变模块、第二IGBT逆变模块、第三IGBT逆变模块以及高频无级调压模块分别进行静止无功补偿、有源滤波、三相不平衡电流补偿以及无级电压补偿；可见，本发明能够同时进行上述四项补偿操作，补偿内容全面，补偿效率高，对低压电网的治理效果好。同时，本发明中采用IGBT逆变模块进行无功补偿、有源滤波以及三相不平衡电流补偿，体积小，损耗小，成本低，响应速度快，实时性和动态性好，且IGBT为全控型电子电力器件，相比其他电力电子器件来说，控制精度高。
需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种电能质量综合治理装置，其特征在于，包括：
初始控制模块，用于确定第一IGBT逆变模块、第二IGBT逆变模块、第三IGBT逆变模块以及高频无级调压模块的安全容量约束阈值以及相电压合格阈值、谐波畸变率阈值、功率因数阈值、三相不平衡度阈值；采集并依据低压电网的电网参数计算得到相电压值、功率因数、谐波畸变率以及三相不平衡度；生成初始控制信号并发送至多目标控制模块，所述初始控制信号内包括各个模块的所述安全容量约束阈值、所述相电压合格阈值、所述谐波畸变率阈值、所述功率因数阈值、所述三相不平衡度阈值、所述相电压值、所述功率因数、所述谐波畸变率以及所述三相不平衡度；
所述多目标控制模块，用于根据所述初始控制信号确定当前目标补偿任务，针对所述当前目标补偿任务，生成四个相应的脉冲控制信号，并分别发送至第一IGBT逆变模块、第二IGBT逆变模块、第三IGBT逆变模块以及高频无级调压模块；
所述第一IGBT逆变模块，用于依据接收到的第一脉冲控制信号对所述低压电网进行静止无功补偿；
所述第二IGBT逆变模块，用于依据接收到的第二脉冲控制信号对所述低压电网进行有源滤波；
所述第三IGBT逆变模块，用于依据接收到的第三脉冲控制信号对所述低压电网进行三相不平衡电流补偿；
所述高频无级调压模块，用于依据接收到的第四脉冲控制信号对所述低压电网进行无级电压补偿；
所述多目标控制模块具体包括：
相电压判断单元，用于判断所述相电压值是否满足所述相电压合格阈值，如果是，令相电压补偿系数为0，触发功率因数判断单元；否则，直接触发所述功率因数判断单元；
所述功率因数判断单元，用于判断所述功率因数是否大于所述功率因数阈值，如果是，令功率因数补偿系数为0，触发三相不平衡度判断单元，否则，直接触发所述三相不平衡度判断单元；
所述三相不平衡度判断单元，用于判断所述三相不平衡度是否小于三相不平衡度阈值，如果是，令三相平衡补偿系数为0，触发谐波畸变率判断单元，否则，直接触发所述谐波畸变率判断单元；
所述谐波畸变率判断单元，用于判断所述谐波畸变率是否小于所述谐波畸变率阈值，如果是，令谐波补偿系数为0，触发任务确定单元；否则，直接触发所述任务确定单元；
所述任务确定单元，用于根据各个补偿系数是否为0来确定所述当前目标补偿任务并发送至补偿系数生成单元；
所述补偿系数生成单元，用于根据所述当前目标补偿任务，在各个模块的所述安全容量约束阈值内计算得到分别对应于所述第一IGBT逆变模块、所述第二IGBT逆变模块、所述第三IGBT逆变模块以及所述高频无级调压模块的补偿系数；
脉冲控制信号生成单元，用于根据所述补偿系数生成四个相应的所述脉冲控制信号，并分别发送至所述第一IGBT逆变模块、所述第二IGBT逆变模块、所述第三IGBT逆变模块以及所述高频无级调压模块。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一IGBT逆变模块、所述第二IGBT逆变模块以及所述第三IGBT逆变模块结构相同；所述高频无级调压模块的结构包括与所述第一IGBT逆变模块相同结构的IGBT逆变模块以及隔离变压器，所述IGBT逆变模块每相与所述低压电网之间均连接有所述隔离变压器。
3.一种电能质量综合治理方法，其特征在于，包括：
步骤s101：确定第一IGBT逆变模块、第二IGBT逆变模块、第三IGBT逆变模块以及高频无级调压模块的安全容量约束阈值以及相电压合格阈值、谐波畸变率阈值、功率因数阈值、三相不平衡度阈值；采集并依据低压电网的电网参数计算得到相电压值、功率因数、谐波畸变率以及三相不平衡度；生成初始控制信号，所述初始控制信号内包括各个模块的所述安全容量约束阈值、所述相电压合格阈值、所述谐波畸变率阈值、所述功率因数阈值、所述三相不平衡度阈值、所述相电压值、所述功率因数、所述谐波畸变率以及所述三相不平衡度；
步骤s201：判断所述相电压值是否满足所述相电压合格阈值，如果是，令相电压补偿系数为0，进入步骤s202；否则，直接进入步骤s202；
步骤s202：判断所述功率因数是否大于所述功率因数阈值，如果是，令功率因数补偿系数为0，进入步骤s203；否则，直接进入步骤s203；
步骤s203：判断所述三相不平衡度是否小于三相不平衡度阈值，如果是，令三相平衡补偿系数为0，进入步骤s204；否则，直接进入步骤s204；
步骤s204：判断所述谐波畸变率是否小于所述谐波畸变率阈值，如果是，令谐波补偿系数为0，进入步骤s205；否则，直接进入步骤s205；
步骤s205：根据各个补偿系数是否为0来确定当前目标补偿任务；
步骤s206：根据所述当前目标补偿任务，在各个模块的所述安全容量约束阈值内计算得到分别对应于所述第一IGBT逆变模块、所述第二IGBT逆变模块、所述第三IGBT逆变模块以及所述高频无级调压模块的补偿系数；
步骤s207：根据所述补偿系数生成四个相应的脉冲控制信号，并分别发送至所述第一IGBT逆变模块、所述第二IGBT逆变模块、所述第三IGBT逆变模块以及所述高频无级调压模块；
步骤s103：所述第一IGBT逆变模块依据接收到的第一脉冲控制信号对所述低压电网进行静止无功补偿；
步骤s104：所述第二IGBT逆变模块依据接收到的第二脉冲控制信号对所述低压电网进行有源滤波；
步骤s105：所述第三IGBT逆变模块依据接收到的第三脉冲控制信号对所述低压电网进行三相不平衡电流补偿；
步骤s106：所述高频无级调压模块依据接收到的第四脉冲控制信号对所述低压电网进行无级电压补偿。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一IGBT逆变模块、所述第二IGBT逆变模块以及所述第三IGBT逆变模块结构相同；所述高频无级调压模块的结构包括与所述第一IGBT逆变模块相同结构的IGBT逆变模块以及隔离变压器，所述IGBT逆变模块每相与所述低压电网之间均连接有所述隔离变压器。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述脉冲控制信号的频率可调。
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