CN104701854B - 一种含svg时电网pcc电压超调量的计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含SVG时电网PCC电压超调量的计算方法，监测投入SVG前电网中电流I、补偿支路中SVG应补偿电流iq、电网PCC电压、母线电压以及输电线路上阻抗Z，在已知SVG控制系统参数电流采样周期、PI调节器比例系数、桥路PWM等效增益以及输出电感的条件下，通过计算，预测出投入SVG时刻电网PCC电压超调量，为SVG控制系统的设计以及在电网中的安装位置提供参考。

Description

一种含SVG时电网PCC电压超调量的计算方法

技术领域

本发明涉及一种含SVG(静止无功发生器)时电网PCC(公共连接点)电压超调量的计算方法，属于电能质量领域。

背景技术

随着现代工业技术的发展，计算机、自动控制技术及其相关的设备应用越来越广泛，对供电质量的要求也越来越高，劣质的电能质量将会导致产品质量下降，严重的甚至损坏生产设备，造成难以估量的损失。电压超调量指实际电压、电压稳定值间最大偏差与电压稳定值的比值，电网电压的超调会对电网中设备元部件造成一定损坏，比如破坏绝缘介质、损坏内部电路的电容、电感及耐冲击能力差的固体元件、降低设备使用寿命等。

目前，电能质量相关标准给出了电压偏差、频率偏差、三相不平衡度、谐波间谐波、闪变等典型电能质量指标的计算方法以及相关限值，但对于含SVG时电网PCC电压超调量并没有给出计算方法。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提出一种含SVG时电网PCC电压超调量的计算方法，在已知SVG控制系统参数的情况下，预测出投入SVG时刻电网PCC电压超调量。

技术方案：一种含SVG时电网PCC电压超调量的计算方法，SVG控制器采用基于同步旋转坐标系的dq解耦控制，按典型I型配电网系统设计SVG控制系统电流调节器；投入SVG时刻PCC电压超调量σ_U％的表达式为：

${\mathrm{\σ}}_U\%=\frac{1-{\mathrm{\ϵ}}_3}{{\mathrm{\ϵ}}_1{\mathrm{\ϵ}}_2{\mathrm{\ϵ}}_3{\mathrm{\ϵ}}_4-({\mathrm{\ϵ}}_3-{\mathrm{\ϵ}}_2{\mathrm{\ϵ}}_3-1)}\exp (-\mathrm{\π}\sqrt{\frac{L}{6T_S{K}_{\mathrm{ip}}{K}_{\mathrm{PWM}}-L}})$

其中，SVG电流环PI控制系统中，T_S为电网电流采样周期，K_ip为PI调节器比例系数，K_PWM为SVG控制系统中三相桥路PWM等效增益，L为SVG输出电感；电网中投入SVG前，电流I中有功电流分量Ip与无功电流分量Iq有效值之比为ε₁:1，电流I中无功电流分量Iq与SVG应补偿电流iq有效值之比为ε₂:1，电网PCC电压与母线电压有效值之比为ε₃:1，输电线路上阻抗比为R:X＝ε₄:1。

有益效果：本发明的一种含SVG时电网PCC电压超调量的计算方法，监测投入SVG前电网中电流I、补偿支路中SVG应补偿电流iq、电网PCC电压、母线电压以及输电线路上阻抗Z，在已知SVG控制系统参数电流采样周期、PI调节器比例系数、桥路PWM等效增益以及输出电感的条件下，通过计算，预测出投入SVG时刻电网PCC电压超调量。应用本发明的计算方法，根据电网运行参数及SVG控制系统参数，预测投入SVG时刻电网PCC超调量的大小，为SVG控制系统的设计以及在电网中的安装位置提供参考，有效改善电能质量。

附图说明

图1是典型配电网系统结构示意图；

图2是SVG控制系统中q轴电流环PI简化控制框图；

图3是其余参数一定时，电压超调量与控制系统参数K_ip、T_S、L的关系图；

图4是其余参数一定时，电压超调量与电网参数ε₁、ε₂、ε₃的关系图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

一种含SVG时电网PCC电压超调量的计算方法，典型I型配电网系统如图1所示，a点即为电网PCC，电网中投入SVG前，输电电流I中有功电流分量Ip与无功电流分量Iq有效值之比为ε₁:1，电流I中无功电流分量Iq与SVG应补偿电流iq有效值之比为ε₂:1，电网PCC电压与母线电压有效值之比为ε₃:1，输电线路上阻抗Z＝R+jX，阻抗比为R:X＝ε₄:1。SVG控制器采用基于同步旋转坐标系的dq解耦控制，按典型I型系统设计SVG控制系统电流调节器，q轴电流环PI简化控制框图如图2所示(p轴亦相同)，T_S为电网电流采样周期，即PWM开关周期，K_ip为PI调节器比例系数，K_PWM为SVG控制系统中三相桥路PWM等效增益，L为SVG输出电感，τ_i为PI调节器积分系数。

在投入SVG前，测得电网运行参数ε₁、ε₂、ε₃、ε₄，假设已知SVG控制系统参数T_S、K_ip、K_PWM、L，投入SVG时刻，由控制系统控制理论可知，SVG所补偿无功电流的超调量σ_iq％的表达式为：

${\mathrm{\σ}}_{\mathrm{iq}}\%=\exp (-\mathrm{\π}\sqrt{\frac{L}{6T_S{K}_{\mathrm{ip}}{K}_{\mathrm{PWM}}-L}})$

在SVG补偿电流峰值时刻，对电网电流、网损以及PCC电压进行计算分析；在SVG补偿电流达到稳定值时刻，对电网电流、网损以及PCC电压进行计算分析；可得PCC电压超调量σ_U％的表达式为：

${\mathrm{\σ}}_U\%=\frac{1-{\mathrm{\ϵ}}_3}{{\mathrm{\ϵ}}_1{\mathrm{\ϵ}}_2{\mathrm{\ϵ}}_3{\mathrm{\ϵ}}_4-({\mathrm{\ϵ}}_3-{\mathrm{\ϵ}}_2{\mathrm{\ϵ}}_3-1)}\exp (-\mathrm{\π}\sqrt{\frac{L}{6T_S{K}_{\mathrm{ip}}{K}_{\mathrm{PWM}}-L}})$

应用该表达式计算出投入SVG时刻电网PCC电压超调量σ_U％，若超调量过高，可通过调节SVG控制系统参数来降低超调量。

若ε₁＝2，ε₂＝1.5，ε₃＝0.9，ε₄＝0.32，K_PWM＝100，得到PCC电压超调量σ_U％与变量K_ip、T_S、L的关系如图3所示，球形大小表示σ_U％大小。

若T_S＝1/7500，K_ip＝0.16176，K_PWM＝100，L＝2.5mH，ε₄＝0.32，得到PCC电压超调量σ_U％与电网参数ε₁、ε₂、ε₃的关系如图4所示，球形大小表示σ_U％大小。

通过调节相关参数来改变σ_U％大小，进而提高电能质量，保证电网正常高效运行。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种含SVG时电网PCC电压超调量的计算方法，其特征在于：SVG控制器采用基于同步旋转坐标系的dq解耦控制，按典型I型配电网系统设计SVG控制系统电流调节器；投入SVG时刻PCC电压超调量σ_U％的表达式为：

${\mathrm{\σ}}_U\%=\frac{1-{\mathrm{\ϵ}}_3}{{\mathrm{\ϵ}}_1{\mathrm{\ϵ}}_2{\mathrm{\ϵ}}_3{\mathrm{\ϵ}}_4-({\mathrm{\ϵ}}_3-{\mathrm{\ϵ}}_2{\mathrm{\ϵ}}_3-1)}\exp (-\mathrm{\π}\sqrt{\frac{L}{{6T}_S{K}_{\mathrm{ip}}{K}_{\mathrm{PWM}}-L}})$

其中，SVG电流环PI控制系统中，T_S为电网电流采样周期，K_ip为PI调节器比例系数，K_PWM为SVG控制系统中三相桥路PWM等效增益，L为SVG输出电感；电网中投入SVG前，电流I中有功电流分量Ip与无功电流分量Iq有效值之比为ε₁∶1，电流I中无功电流分量Iq与SVG应补偿电流iq有效值之比为ε₂∶1，电网PCC电压与母线电压有效值之比为ε₃∶1，输电线路上阻抗比为R∶X＝ε₄∶1。