Trong lĩnh vực quản lý chất lượng điện, thiết kế cấu trúc và bố trí chức năng của sản phẩm ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và khả năng thích ứng ứng dụng của chúng. Một thiết bị quản lý chất lượng điện hoàn chỉnh thường bao gồm bộ cảm biến, lõi điều khiển, bộ phận thực thi nguồn, mô-đun bảo vệ và truyền thông cũng như các hệ thống phụ trợ. Các mô-đun này phối hợp với nhau để đạt được khả năng phát hiện nhanh, phân tích chính xác và bù động các nhiễu loạn lưới điện.
Bộ cảm biến là "dây thần kinh cảm giác" của sản phẩm, bao gồm các cảm biến-điện áp có độ chính xác cao, máy biến dòng và mạch điều hòa tín hiệu. Nhiệm vụ của nó là lấy mẫu điện áp và dòng điện ba pha của lưới điện trong thời gian thực, thu thập các tham số chính như biên độ, pha và phổ hài, đồng thời đảm bảo dữ liệu có độ chính xác cao- với độ nhiễu thấp và đặc tính băng thông rộng. Độ chính xác và tốc độ phản hồi của bộ phận này xác định chất lượng đầu vào của các thuật toán điều khiển tiếp theo, mang lại sự đảm bảo cơ bản cho hiệu quả quản lý.
Lõi điều khiển là "bộ não" của thiết bị, thường sử dụng bộ xử lý tín hiệu số (DSP) hoặc bộ xử lý tín hiệu số (DSP) hiệu suất cao hoặc mảng cổng lập trình trường (FPGA), kết hợp với hệ điều hành thời gian thực được nhúng. Nó chịu trách nhiệm chạy các thuật toán như phát hiện sóng hài, tính toán công suất phản kháng và xác định độ võng cũng như tạo ra các lệnh điều chế theo các chiến lược đặt trước. Lõi điều khiển nâng cao cũng sở hữu khả năng xử lý song song nhiều tác vụ, cho phép tính toán vòng lặp khép kín từ việc thu thập dữ liệu đến đầu ra lệnh trong vòng micro giây, cung cấp hỗ trợ tính toán để bù nhanh.
Đơn vị thực hiện năng lượng thực hiện các nhiệm vụ chuyển đổi năng lượng và đầu ra bù. Tùy thuộc vào loại sản phẩm, nó có thể bao gồm bộ biến tần, bộ chuyển đổi hoặc nhánh máy phát var tĩnh bao gồm các thiết bị điện tử công suất được điều khiển hoàn toàn (chẳng hạn như IGBT và SiC MOSFET). Phần cấu trúc này phải cân bằng giữa hiệu suất cao, tổn thất nhiệt thấp và độ tin cậy cao, thường sử dụng cấu trúc liên kết song song mô-đun, tạo điều kiện mở rộng công suất và duy trì hoạt động tổng thể trong trường hợp xảy ra lỗi một mô-đun.
Mô-đun bảo vệ và liên lạc đảm bảo thiết bị thoát ra an toàn và báo cáo thông tin trong các điều kiện hoạt động bất thường, bao gồm bảo vệ quá áp/quá dòng, giám sát nhiệt độ và mạch tắt dự phòng. Giao diện giao tiếp hỗ trợ các giao thức như Ethernet, Modbus và IEC 61850, giúp kết nối liền mạch với các hệ thống giám sát cấp cao-. Hệ thống phụ trợ bao gồm các thiết bị làm mát, quản lý nguồn điện, cấu trúc cơ khí và vỏ bảo vệ, đảm bảo thiết bị-hoạt động ổn định lâu dài trong môi trường phức tạp.
Nhìn chung, cấu trúc của các sản phẩm chất lượng điện đang phát triển theo hướng nhỏ gọn, mô đun hóa và thông minh. Sự kết hợp sâu giữa phần mềm và phần cứng giúp cải thiện tốc độ phản hồi và độ chính xác trong quản trị, cung cấp nền tảng phần cứng vừa đáng tin cậy vừa tiết kiệm cho các tình huống ứng dụng khác nhau.
