CN107069745A - 一种新型无变压器式电能质量综合调节器控制策略 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型无变压器式电能质量综合调节器控制策略，包括相互独立的串联侧控制策略和并联侧控制策略，具体包括如下步骤：测量负荷交流电压，测量输电线路损耗后电压，得到串联电压源型逆变器补偿电压；以追踪串联电压源型逆变器补偿电压为目标，给定一个电压参考值，得出调制比，来实现低电压提升或过电压降落等功能；测量交流配电网非线性三相不对称负荷电流，测量并联侧电压源型逆变器并网端口处三相电压，测量变压器出口端电压及各自相角，求出并联电压源型逆变器并网电流参考值；通过脉宽调制控制得到每相相应的补偿电流，来实现电网侧三相电流平衡的功能。

Description

一种新型无变压器式电能质量综合调节器控制策略
技术领域
本发明涉及低压配电网电能质量调节领域，具体涉及一种新型无变压器式电能质量综合调节器控制策略。
背景技术
传统电能质量综合调节器由两个背靠背逆变器组成，其往往需要庞大和复杂的曲折变压器隔离和达到高电压。由于传统电能质量综合调节器中的串联侧和并联侧变压器会影响谐波补偿效果、增加功率损耗、存在饱和及电压跌落瞬间涌流等问题，若没有隔离变压器，直流母线耦合电容存在电容直通，相间短路等问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种新型无变压器式电能质量综合调节器控制策略，通过对串联电压源型逆变器和并联电压源型逆变器的独立控制，实现低压配电网中过电压或电压降落、谐波和三相负荷不平衡等问题，从而改善电能质量。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种新型无变压器式电能质量综合调节器控制策略，包括相互独立的串联侧控制策略和并联侧控制策略，所述串联侧控制策略包括以下步骤：
S1、测量负荷交流电压Vl，测量输电线路损耗后电压Vp，串联电压源型逆变器补偿电压Vc与Vp相差90°，由得出Vc；
S2、以追踪串联电压源型逆变器补偿电压为目标，给定一个电压参考值将电压参考值与串联电压源型逆变器补偿电压实际值vca的电压偏差输入PI控制器，经过PI控制器的时域表达式计算出一个电流参考指令icaref；
S3、将所得的icaref与线路电流ialo相加，再与串联VSC电流实际值ias相减，经过PI控制器得出调制比的修正量Δd；
S4、将Δd与开环调制比(基准值)相加得出调制比d，执行调制比d，以实现低电压提升或过电压降落功能，其中Vdc为串联电压源型逆变器直流侧电容电压值；
所述并联侧控制策略包括如下步骤：
S5、测量交流配电网非线性三相不对称负荷电流i1a、i1b、i1c，测量并联侧电压源型逆变器并网端口处三相电压Vza、Vzb、Vzc，为使变压器出口端电压和电流同相位，即满足功率因数为1，测量变压器出口端电压Vs0a、Vs0b、Vs0c及各自相角θa、θb、θc，运用计算公式
求出并联电压源型逆变器并网电流参考值
S6、将所得的通过脉宽调制控制得到每相相应的补偿电流iua、iub、iuc、iun，以电网侧三相电流平衡的功能。
其中，所述PI控制器的时域表达式为：
式中，Icaref表示补偿电流参考值，表示串联VSC补偿电压参考值，vca表示串联VSC补偿电压实际值，Kp、Ki为积分调节增益和比例调节增益。
本发明具有以下有益效果：
通过对串联电压源型逆变器和并联电压源型逆变器的独立控制，实现低压配电网中过电压或电压降落、谐波和三相负荷不平衡等问题，从而改善电能质量。附图说明
图1是单相串联电压源型逆变器控制系统框图；
图2是并联电压源型逆变器并网参考电流算法结构框图；
图3是并联电压源型逆变器控制系统框图；
图4是新型无变压器式电能质量综合调节器串联电压源型逆变器补偿前后电网电压值波形示意；
图5是新型无变压器式电能质量综合调节器并联电压源型逆变器补偿前后负荷电流波形示意。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1-3，本发明实施例提供了一种新型无变压器式电能质量综合调节器控制策略，包括以下步骤：
S1、测量负荷交流电压Vl，测量输电线路损耗后电压Vp，串联电压源型逆变器补偿电压Vc与Vp相差90°，由得出Vc；
S2、以追踪串联电压源型逆变器补偿电压为目标，给定一个电压参考值将电压参考值与串联电压源型逆变器补偿电压实际值vca的电压偏差输入PI控制器，经过PI控制器 的时域表达式计算出一个电流参考指令icaref；PI控制器的时域表达式
S3、将所得的icaref与线路电流ialo相加，再与串联VSC电流实际值ias相减，经过PI控制器得出调制比的修正量Δd；
S4、将Δd与开环调制比(基准值)相加得出调制比d，执行调制比d，以实现低电压提升或过电压降落功能，其中Vdc为串联电压源型逆变器直流侧电容电压值；
所述并联侧控制策略包括如下步骤：
S5、测量交流配电网非线性三相不对称负荷电流i1a、i1b、i1c，测量并联侧电压源型逆变器并网端口处三相电压Vza、Vzb、Vzc，为使变压器出口端电压和电流同相位，即满足功率因数为1，测量变压器出口端电压Vs0a、Vs0b、Vs0c及各自相角θa、θb、θc，运用计算公式
求出并联电压源型逆变器并网电流参考值
S6、将所得的通过脉宽调制控制得到每相相应的补偿电流iua、iub、iuc、iun，以电网侧三相电流平衡的功能
参照图4，从图4中的(a)可知系统未并网补偿时经过线路损耗后电压为幅值155V(有效值110V)，经过串联电压源型逆变器补偿之后有图4中的(b)可知电压为幅值311V(有效值220V)。新型无变压器式电能质量综合调节器控制具备调节电压降落功能。
参照图5，采用本发明的新型无变压器式电能质量综合调节器控制策略后，负荷侧电流由三相不平衡变为三相平衡且波形平稳。新型无变压器式电能质量综合调节器控制具备调节三相负荷电流不平衡及谐波功能。
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，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种新型无变压器式电能质量综合调节器控制策略，其特征在于，包括相互独立的串联侧控制策略和并联侧控制策略，所述串联侧控制策略包括以下步骤：
S1、测量负荷交流电压Vl，测量输电线路损耗后电压Vp，串联电压源型逆变器补偿电压Vc与Vp相差90°，由得出Vc；
S2、以追踪串联电压源型逆变器补偿电压为目标，给定一个电压参考值将电压参考值与串联电压源型逆变器补偿电压实际值vca的电压偏差输入PI控制器，经过PI控制器的时域表达式计算出一个电流参考指令icaref；
S3、将所得的icaref与线路电流ialo相加，再与串联VSC电流实际值ias相减，经过PI控制器得出调制比的修正量Δd；
S4、将Δd与开环调制比(基准值)相加得出调制比d，执行调制比d，以实现低电压提升或过电压降落功能，其中Vdc为串联电压源型逆变器直流侧电容电压值；
所述并联侧控制策略包括如下步骤：
S5、测量交流配电网非线性三相不对称负荷电流i1a、i1b、i1c，测量并联侧电压源型逆变器并网端口处三相电压vza、vzb、vzc，为使变压器出口端电压和电流同相位，即满足功率因数为1，测量变压器出口端电压vs0a、vs0b、vs0c及各自相角θa、θb、θc，运用计算公式 求出并联电压源型逆变器并网电流参考值
S6、将所得的通过脉宽调制控制得到每相相应的补偿电流iua、iub、iuc、iun，以电网侧三相电流平衡的功能。
2.如权利要求1所述的一种新型无变压器式电能质量综合调节器控制策略，其特征在于，所述PI控制器的时域表达式为：
<mrow> <msub> <mi>I</mi> <mrow> <mi>c</mi> <mi>a</mi> <mi>r</mi> <mi>e</mi> <mi>f</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>K</mi> <mi>p</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msubsup> <mi>v</mi> <mrow> <mi>c</mi> <mi>a</mi> </mrow> <mo>*</mo> </msubsup> <mo>-</mo> <msub> <mi>v</mi> <mrow> <mi>c</mi> <mi>a</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <msub> <mi>K</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>&amp;Integral;</mo> <mrow> <mo>(</mo> <msubsup> <mi>v</mi> <mrow> <mi>c</mi> <mi>a</mi> </mrow> <mo>*</mo> </msubsup> <mo>-</mo> <msub> <mi>v</mi> <mrow> <mi>c</mi> <mi>a</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mi>d</mi> <mi>t</mi> <mo>;</mo> </mrow>
式中，Icaref表示补偿电流参考值，表示串联VSC补偿电压参考值，vca表示串联VSC补偿电压实际值，Kp、Ki为积分调节增益和比例调节增益。
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张树东，等: "交直流混合配电型通用功率变换器(UPC)研究", 《电力系统保护与控制》 *

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