目前在电能质量检测与控制中,有两个重要环节需要深入探讨:
(1)实时准确地检测。检测值可能是要滤除的谐波、要补偿的无功或要平衡的不对称值等。已经出现的检测方法很多,大多数的检测方法在信号平稳时,能准确地检测出干扰值。而这里的“实时检测”主要是指当信号被干扰时,检测电路的实时跟踪速度,目前大多数的常规检测方法很少能做到这一点,而实时性对于持续时间较短的电压跌落、突升、闪变、谐波等尤为重要。但这些检测方法在改进的同时也带来了新的问题,如要选择合适的数学函数、变换结果的相位与幅值会出现偏差等,所以它们的有效性还有待进一步研究。
(2)求得补偿信号的参考值后,要快速准确地驱动变流器,产生补偿信号。目前出现的控制方法有:滞环比较控制、空间矢量控制、无差拍控制等。这些方法各有优点,可根据实际情况灵活选用。
无论是检测还是控制,存在的主要问题都是如何减小以至消除时滞,使补偿偏差最小。
电能质量控制器(或有源滤波器)的结构一般是:靠近源侧(或负荷侧)连接一并联逆变器,靠近负荷侧(或源侧)连接一串联逆变器,两逆变器通过公共的直流电容结合在一起。串联部分的功能为补偿各种干扰,并联部分的功能为有源滤波、动态补偿无功、为直流电容提供能量等。当在直流侧并联能量储存装置时,还能使负载不受瞬时停电的干扰。整个电路的三个主要组成部分为检测电路、控制电路PWM形成及驱动电路。
例如只取并联侧或只取串联侧;使用三相整流桥或三相PWM整流桥;储能部分采用蓄电池、超导、飞轮或超级电容器,以供应短时有功电力;不同的补偿目标采用不同的控制方法等,就可以制造出不同的设备,实现不同的功能。现在,配电系统中应用的主要补偿设备大致可以分为两类:
(1)综合功能补偿装置
这类装置功能比较齐全,可完成电压控制、动态滤波、缓解闪变、低损耗控制无功、供应有功电力等多项功能,如电能质量控制中心QCC(QualityControlCenter)、静止同步补偿器SATACOM(STATicsynchronousCOMpensator)、统一电能质量调节器PQC等。已有试验装置投入实际运行,取得了比较显着的效果,例如清华大学与河南省电力公司研制的±20MvarSTATCOM已于1999年4月投入现场试运行;西门子已系列生产出基于IGBT的PWM换流器的PQC装置。
(2)单一功能补偿装置
这类装置的设计主要针对某一特定电能质量问题,如电压控制、谐波滤除等,功能单一,因此与综合功能补偿装置相比,控制也较为简单。对某一电能质量问题突出的用户,此类装置较为实用。如固态断路器(SSB—Solid-StateBreaker)和固态转换开关(SSTS—Solid-StateTransferSwitch)、动态电压恢复器(DVR—DynamicVoltageRestorer)、有源滤波器(APF—ActivePowerFilter)等。