CN105680451A - 一种单相的统一电能质量调节器控制算法 - Google Patents
一种单相的统一电能质量调节器控制算法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105680451A CN105680451A CN201610128544.5A CN201610128544A CN105680451A CN 105680451 A CN105680451 A CN 105680451A CN 201610128544 A CN201610128544 A CN 201610128544A CN 105680451 A CN105680451 A CN 105680451A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- phase
- obtains
- voltage
- harmonic
- current
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/01—Arrangements for reducing harmonics or ripples
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/18—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
- H02J3/1821—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators
- H02J3/1835—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators with stepless control
- H02J3/1842—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators with stepless control wherein at least one reactive element is actively controlled by a bridge converter, e.g. active filters
- H02J3/1857—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators with stepless control wherein at least one reactive element is actively controlled by a bridge converter, e.g. active filters wherein such bridge converter is a multilevel converter
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/30—Reactive power compensation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/40—Arrangements for reducing harmonics
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
本发明提出一种基于瞬时无功功率理论检测的补偿负载端电压并抑制电源电压谐波,而且具备谐波电流补偿功能的单相统一电能质量调节器控制算法,这种控制算法利用检测到的单相系统信号构造出一个虚拟的两相电路,重构两相正交基波电流信号,实现同步旋转坐标系下电流基波有功和无功分量的分解;利用谐波电压信号和重构的基波电流信号,实现对电压谐波和电流谐波的观测和控制,提高单相系统的电能质量。
Description
技术领域
本发明涉及统一电能质量调节器,更具体地,涉及一种单相的统一电能质量调节器控制算法。
背景技术
随着现代工业发展,大量非线性、波动性、冲击性以及不对称负荷和设备的投入使用产生了大量的电能质量问题。传统的单一功能的补偿装置越来越不能满足电能质量改善的要求。随着数字信息处理技术的提高和电力电子技术研究的深入,一些综合补偿装置开始得到应用。统一电能质量调节器(UPQC)兼有了并联和串联补偿装置的特点,既能抑制电压、电流谐波和电压波动,又能补偿无功电流;电网侧和负载侧出现的电能质量问题都能得到很好的补偿,是一种综合电能质量控制装置。
但是,现有的对于UPQC的研究还不够完善,存在着以下缺点:
(1)目前针对UPQC的研究大多数是基于三相输配电系统的,针对单相系统的研究还比较少;用户侧多数都是单相系统,随着科技的发展和人们生活水平的提高,现代智能化和高度自动化的用电设备对电能质量提出了更高的要求,因此研究针对单相系统的UPQC非常有必要。
(2)由于电网中性线的存在,当产生电流和电压不平衡时,三相结构自身的一些缺点,不能较好地进行补偿。
(3)三相系统的谐波检测方法都比较成熟了,已经形成了一套完整的理论体系,这些方法理论怎么应用到单相系统,或者找到适用于单相系统的谐波检测方法,这些要点还没有在先研究的先例。
发明内容
本发明提出一种基于瞬时无功功率理论检测的补偿负载端电压并抑制电源电压谐波,而且具备谐波电流补偿功能的单相统一电能质量调节器控制算法,这种控制算法利用检测到的单相系统信号构造出一个虚拟的两相电路,重构两相正交基波电流信号,实现同步旋转坐标系下电流基波有功和无功分量的分解;利用谐波电压信号和重构的基波电流信号,实现对电压谐波和电流谐波的观测和控制,提高单相系统的电能质量。
为实现以上发明目的,采用的技术方案是:
步骤1:利用数字锁相环,得到锁相角频率ω,锁相角θ=ωt;
步骤2:由负载侧期望电压与sinθ相乘得到u1,u1与单相电网电压uS相减得到谐波电压的指令值
步骤3:通过数据采集获得的k时刻的UPQC串联侧滤波电容两端电压uc(k),与指令值相减后,进入数字化PI控制器,与三角载波比较后产生串联侧的单相全桥逆变单元的调制信号;
步骤4:由调制信号生成UPQC串联侧的单相全桥逆变单元的驱动脉冲;
步骤5:通过数据采集获得的k时刻的负载电流iLα(k),利用数字锁相环形成滞后iLα(k)π/2的虚拟量iLβ(k);
步骤6:采用步骤1所获得的角度θ,按以下公式,将步骤5所获得的iLα(k)、iLβ(k)变换到虚拟同步旋转坐标系,获得逆变器输出电流的有功分量id(k)和无功分量iq(k):
步骤7:id(k)、iq(k)经过截止频率低于2倍电网基频的低通滤波器LPF环节作用后,得到基波有功分量id0(k)和基波无功分量iq0(k);
步骤8:通过数据采集获得的k时刻的直流侧电容C上的电压Udc(k),与给定值相减后,进入数字化PI控制器;
步骤9:PI控制器输出值与步骤7得到的基波有功分量id0(k)叠加后,与sinθ相乘后得到Id0(k);
步骤10:基波无功分量iq0(k)与cosθ相乘后得到Iq0(k);
步骤11:利用表达式获得谐波电流的指令值
步骤12:通过数据采集获得的k时刻的UPQC并联侧滤波电感电流ic(k),与指令值相减后,进入数字化PI控制器,与三角载波比较后产生单相全桥逆变单元的调制信号;
步骤13:由调制信号生成UPQC并联侧的单相全桥逆变单元的驱动脉冲。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
采用本发明的这种方法求取UPQC的补偿电流指令的表达式具有实时性好,准确性好的特点。与传统的控制策略相比,单相电网侧的谐波电压的检测更简单易行,具有控制参数设定简单、系统的动态响应速度快和鲁棒性强的特性。
附图说明
图1为基于间接控制算法的单相UPQC的工作原理图。
图2为基于瞬时无功功率的谐波电压和谐波电流检测算法的框图。
图3为基于间接控制算法的单相UPQC算法的具体实现图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明,不能理解为对本专利的限制;
以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。
实施例1
本发明提供了一种单相的统一电能质量调节器控制算法,如图1、2、3所示,其具体的实施过程包括以下步骤:
步骤1:利用数字锁相环,得到锁相角频率ω,锁相角θ=ωt;
步骤2:由负载侧期望电压与sinθ(采用步骤1所获得的角度θ)相乘得到u1,u1与单相电网电压uS相减得到谐波电压的指令值
步骤3:通过数据采集获得的k时刻的UPQC串联侧滤波电容两端电压uc(k),与指令值相减后,进入数字化PI控制器,与三角载波比较后产生串联侧的单相全桥逆变单元的调制信号;
步骤4:由调制信号生成UPQC串联侧的单相全桥逆变单元的驱动脉冲;
步骤5:通过数据采集获得的k时刻的负载电流iLα(k),利用数字锁相环形成滞后iLα(k)π/2的虚拟量iLβ(k);
步骤6:采用步骤1所获得的角度θ,按以下公式,将步骤5所获得的iLα(k)、iLβ(k)变换到虚拟同步旋转坐标系,获得逆变器输出电流的有功分量id(k)和无功分量iq(k):
步骤7:id(k)、iq(k)经过截止频率低于2倍电网基频的低通滤波器LPF(Low-passfilter)环节作用后,得到基波有功分量id0(k)和基波无功分量iq0(k);
步骤8:通过数据采集获得的k时刻的直流侧电容C上的电压Udc(k),与给定值相减后,进入数字化PI控制器;
步骤9:PI控制器输出值与步骤7得到的基波有功分量id0(k)叠加后,与sinθ(采用步骤1所获得的角度θ)相乘后得到Id0(k);
步骤10:基波无功分量iq0(k)与cosθ(采用步骤1所获得的角度θ)相乘后得到Iq0(k);
步骤11:利用表达式获得谐波电流的指令值
步骤12:通过数据采集获得的k时刻的UPQC并联侧滤波电感电流ic(k),与指令值相减后,进入数字化PI控制器,与三角载波比较后产生单相全桥逆变单元的调制信号;
步骤13:由调制信号生成UPQC并联侧的单相全桥逆变单元的驱动脉冲。
显然,本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种单相的统一电能质量调节器控制算法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤1:利用数字锁相环,得到锁相角频率ω,锁相角θ=ωt;
步骤2:由负载侧期望电压uap*与sinθ相乘得到u1,u1与单相电网电压uS相减得到谐波电压的指令值
步骤3:通过数据采集获得的k时刻的UPQC串联侧滤波电容两端电压uc(k),与指令值相减后,进入数字化PI控制器,与三角载波比较后产生串联侧的单相全桥逆变单元的调制信号;
步骤4:由调制信号生成UPQC串联侧的单相全桥逆变单元的驱动脉冲;
步骤5:通过数据采集获得的k时刻的负载电流iLα(k),利用数字锁相环形成滞后iLα(k)π/2的虚拟量iLβ(k);
步骤6:采用步骤1所获得的角度θ,按以下公式,将步骤5所获得的iLα(k)、iLβ(k)变换到虚拟同步旋转坐标系,获得逆变器输出电流的有功分量id(k)和无功分量iq(k):
步骤7:id(k)、iq(k)经过截止频率低于2倍电网基频的低通滤波器LPF环节作用后,得到基波有功分量id0(k)和基波无功分量iq0(k);
步骤8:通过数据采集获得的k时刻的直流侧电容C上的电压Udc(k),与给定值相减后,进入数字化PI控制器;
步骤9:PI控制器输出值与步骤7得到的基波有功分量id0(k)叠加后,与sinθ相乘后得到Id0(k);
步骤10:基波无功分量iq0(k)与cosθ相乘后得到Iq0(k);
步骤11:利用表达式获得谐波电流的指令值
步骤12:通过数据采集获得的k时刻的UPQC并联侧滤波电感电流ic(k),与指令值相减后,进入数字化PI控制器,与三角载波比较后产生单相全桥逆变单元的调制信号;
步骤13:由调制信号生成UPQC并联侧的单相全桥逆变单元的驱动脉冲。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610128544.5A CN105680451A (zh) | 2016-03-07 | 2016-03-07 | 一种单相的统一电能质量调节器控制算法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610128544.5A CN105680451A (zh) | 2016-03-07 | 2016-03-07 | 一种单相的统一电能质量调节器控制算法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN105680451A true CN105680451A (zh) | 2016-06-15 |
Family
ID=56307828
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201610128544.5A Pending CN105680451A (zh) | 2016-03-07 | 2016-03-07 | 一种单相的统一电能质量调节器控制算法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN105680451A (zh) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107741526A (zh) * | 2017-10-24 | 2018-02-27 | 江苏大学 | 一种统一电能质量调节器及其用于谐波畸变量检测的方法 |
CN110994649A (zh) * | 2019-12-10 | 2020-04-10 | 东北电力大学 | 三相不平衡负荷电流有源补偿控制方法 |
CN113178874A (zh) * | 2021-05-12 | 2021-07-27 | 广东省古瑞瓦特新能源有限公司 | 一种光伏并网逆变器无功补偿方法及系统 |
CN113394825A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-09-14 | 四川大学 | 一种极弱电网下并网逆变器正交功率同步控制方法 |
CN113765137A (zh) * | 2020-06-03 | 2021-12-07 | 台达电子企业管理(上海)有限公司 | 三相交流系统的控制方法及装置 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102195287A (zh) * | 2011-05-20 | 2011-09-21 | 江西中能电气科技有限公司 | 一种适用于三相四线电网系统的并联型有源电力滤波器 |
CN104836235A (zh) * | 2015-06-02 | 2015-08-12 | 国家电网公司 | 一种采用母线电压补偿的微电网多逆变器并联运行控制方法 |
CN104836258A (zh) * | 2015-06-02 | 2015-08-12 | 国家电网公司 | 一种兼具电压不平衡补偿和谐波抑制的微电网多逆变器控制方法 |
-
2016
- 2016-03-07 CN CN201610128544.5A patent/CN105680451A/zh active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102195287A (zh) * | 2011-05-20 | 2011-09-21 | 江西中能电气科技有限公司 | 一种适用于三相四线电网系统的并联型有源电力滤波器 |
CN104836235A (zh) * | 2015-06-02 | 2015-08-12 | 国家电网公司 | 一种采用母线电压补偿的微电网多逆变器并联运行控制方法 |
CN104836258A (zh) * | 2015-06-02 | 2015-08-12 | 国家电网公司 | 一种兼具电压不平衡补偿和谐波抑制的微电网多逆变器控制方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
李伟: "基于单相系统的UPQC控制技术研究", 《万方学位论文数据库》 * |
钟炎平: "《电力电子电路设计》", 30 April 2010 * |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107741526A (zh) * | 2017-10-24 | 2018-02-27 | 江苏大学 | 一种统一电能质量调节器及其用于谐波畸变量检测的方法 |
CN107741526B (zh) * | 2017-10-24 | 2021-01-15 | 江苏大学 | 一种统一电能质量调节器及其用于谐波畸变量检测的方法 |
CN110994649A (zh) * | 2019-12-10 | 2020-04-10 | 东北电力大学 | 三相不平衡负荷电流有源补偿控制方法 |
CN113765137A (zh) * | 2020-06-03 | 2021-12-07 | 台达电子企业管理(上海)有限公司 | 三相交流系统的控制方法及装置 |
CN113178874A (zh) * | 2021-05-12 | 2021-07-27 | 广东省古瑞瓦特新能源有限公司 | 一种光伏并网逆变器无功补偿方法及系统 |
CN113394825A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-09-14 | 四川大学 | 一种极弱电网下并网逆变器正交功率同步控制方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101673952B (zh) | 基于交叉解耦自适应复数滤波器的精确锁相方法 | |
CN105680451A (zh) | 一种单相的统一电能质量调节器控制算法 | |
CN105006825B (zh) | 一种高电能质量输出的电力电子变压器及其控制方法 | |
CN103199539B (zh) | 一种零有功注入的统一电能质量调节器电压暂降补偿方法 | |
CN103368181B (zh) | Lcl型滤波器的三相并网逆变器的电流谐波抑制方法 | |
CN108847669B (zh) | 基于多同步旋转坐标系的多功能并网逆变器谐波治理方法 | |
CN103296700B (zh) | 微电网谐波和无功电流的无互联线补偿控制的方法 | |
Samal et al. | Harmonics mitigation by using shunt active power filter under different load condition | |
CN104953605A (zh) | 三相电网相间不平衡治理电路、治理系统及治理方法 | |
CN105470994A (zh) | 一种具备环流抑制和谐波抑制能力的微网逆变器控制方法 | |
Al-Gahtani et al. | Improved instantaneous reactive power (PQ) theory based control of DVR for compensating extreme sag and swell | |
CN103441488A (zh) | 一种兼具电能质量控制功能的柔性直流输电系统控制方法 | |
CN108110760B (zh) | 一种计及电网谐波和负载谐波的微电网系统谐波协调控制方法 | |
CN107370192B (zh) | 弱电网下基于功率检测的多逆变器系统并网稳定控制方法 | |
Arricibita et al. | Simple and robust PLL algorithm for accurate phase tracking under grid disturbances | |
CN110661263B (zh) | 含有自适应延时滤波器的锁频环及基于该锁频环的并网逆变器控制方法 | |
CN103956738B (zh) | 一种兼具apf与svg功能的电池储能系统控制方法 | |
CN114123206B (zh) | 面向电动汽车充电站的谐波治理方法 | |
Manasa et al. | Mitigation of harmonics using shunt active power filter in the distribution system | |
Furtado et al. | Adaptation of the instantaneous power theory for two-phase three-wire systems and its application in shunt active power filters | |
Sahoo et al. | Investigation of voltage template based control of a grid connected DC microgrid under different grid conditions | |
Youssef et al. | Power quality enhancement for nonlinear unbalanced loads through improved active power filter control | |
Kanaan et al. | Averaged modelling, simulation and linear control design of a PWM fixed frequency three-phase four-wire shunt active power filter for a typical industrial load | |
Li et al. | Active power filter based on FBD current detection | |
Zou et al. | Suppressing the side effect of the grid background harmonics on grid inverter with selective harmonic elimination PWM |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160615 |