精细化功率控制装置

东鼎电气配电网电能质量综合治理解决方案

东鼎电气在响应国家电网公司政策号召的同时聚焦于目前低压配电网电能质量问题的新特征推出配电网电能质量综合治理全系列解决方案——精细化功率控制装置(EM-UDC)

基于电力电子的精细化功率控制装置(EM-UDC)

EM-UDC装置是针对低压配电系统三相电流严重不平衡、功率因数低、谐波超标、电压合格率低、变压器效率低的一种新型电能质量综合治理装置。该装置具有容性/感性无功双向输出，快速响应(<10ms)、可滤除谐波、自动调节有功不平衡、无功不平衡的功能。

EM-UDC 产品主要功能

EM-UDC产品的三大主要功能为:三相电流不平衡补偿、容/感性无功补偿、谐波治理

a) 三相电流不平衡补偿

UDC 在运行时，会通过外接电流互感器(CT)实时检测系统电流，然后将 CT 采集到的电流信息发给内部控制器进行处理，经过控制器分析之后，UDC 就会发现系统的电流不平衡状态，同时计算出三相电流达到平衡状态所需转换的电流值。以下图为例，系统电流出现了不平衡状态，平衡状态为每相 10A 电流，A 相电流想达到平衡状态则需要增加 5A 的电流，B 相电流正好为 10A 无需调整， C 相电流想达到平衡状态则需要减少 5A 的电流。计算完成之后，控制器就会通过 IGBT 驱动电路来驱动 IGBT 动作，从而使得电流从系统 C 相流入 UDC 5A，从 UDC 内部流出 5A 到系统 A 相。从而使得 A、B、C 三相电流全部重新分配为 10A， 而系统的三相总电流保持不变。当然，这一系列的计算及控制动作都是在很短的时间内完成的，并且，在这一过程中 UDC 只是起到一个重新分流的作用，只需消耗很小一部分的能量(如控制器件的能量消耗、开关器件的能量消耗)。

b) 无功补偿

EM-UDC 开启后，通过外部电流互感器实时检测负载电流，并通过内部 DSP 计算分析负载电流的无功含量，然后根据设置值来控制 PWM 信号发生器发出控制信号给内部 IGBT 使逆变器产生满足要求的补偿电流，最终实现动态无功补偿的目的。

如图所示，UDC 由外部电流互感器(CT)实时采样负载电流信息，并传递给数字处理芯片 DSP，可计算出系统的基波有功和基波无功成分，根据相角不同， 判断出超前电压的容性无功电流和滞后电压的感性无功，然后根据用户设置的目标功率因数，假设设置为 1.0，那么此时 UDC 将会控制 IGBT 的开通关断，从而控制逆变电流的相位和幅值，发出一个与无功电流大小相等方向相反的电流进行抵消，使系统中只剩下基波有功电流，从而使功率因数接近于设定值 1.0。

c) 谐波治理

EM-UDC有源滤波功能通过实时检测系统中电流的谐波，利用电力电子技术控制 IGBT 的触发，输出与该谐波(指令)电流大小相等方向相反的补偿电流注入供电系统，实现滤除(抵消)谐波功能。