CN107800143A - 基于lmat算法的静止同步补偿器的控制方法 - Google Patents

基于lmat算法的静止同步补偿器的控制方法 Download PDF

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CN107800143A CN201710822268.7A CN201710822268A CN107800143A CN 107800143 A CN107800143 A CN 107800143A CN 201710822268 A CN201710822268 A CN 201710822268A CN 107800143 A CN107800143 A CN 107800143A
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Abstract

一种基于LMAT算法的静止同步补偿器控制方法，其步骤主要是：A、信号采样，对电力系统中的周期性非正弦三相负载电流信号和三相公共点电压采样得到当前时刻n的信号离散值；B、计算单元有功电压和无功电压；C、三相负载电流有功分量误差的计算；D、三相负载电流无功分量误差的计算；E、计算电源的参考电流；F、逆变器的控制；G、权值的更新；H、令n＝n+1,重复A—G的步骤。该方法收敛速度快，跃变跟踪能力强，稳态误差小。

Description

基于LMAT算法的静止同步补偿器的控制方法
技术领域
本发明属于电力系统的自适应静态同步补偿技术领域。
背景技术
电能作为一种广泛使用的能源，其应用已经深入到工业生产、社会发展 和人民生活的方方面面。配电网中非线性装置和冲击性装置，(如配电网中使 用的各种变流器设备、变频调速设备、电弧炉以及电气化铁路牵引设备)的 大量使用，会引起电能质量的下降，产生电压升高(Swell)、浪涌(Surge)、 电压波动(Fluctuation)、脉冲(Impulse)、电压跌落(Sag)和瞬时供电中 断(Momentary Interruptions)等问题或故障。另一方面，随着现代工业自 动化和计算机技术的飞速发展，新型用电设备对电能质量愈加敏感。低劣的 电能质量不仅会导致生产的产品质量降低，而且供电的中断所引起的经济损 失也十分巨大。
因此，提高电能质量已成为需要迫切解决的问题。1988年美国学者N.G.Hingorani博士提出用户电力技术(Custom Power)、又名DFACTS (DistributionFlexible AC Transmission System分布式柔性交流输电系 统)的概念，其特点是将电力电子技术、微处理器技术和现代控制技术应用于 电力系统之中，补偿系统无功消耗，提高功率因数、抑制谐波畸变、降低三 相不对称和消除电压波动和闪变，从而有效降低电力系统的电能损耗，提高 供电电能质量和可靠性。
目前，FACTS系统主要是采用静止同步补偿器实现，其工作原理是，在 特定的控制算法作用下，通过向公共端注入正序和负序无功来消除系统中由 于不对称造成的负序分量，从而达到平衡负载的作用。
静止同步补偿器的控制算法中，LMS(最小均方)算法的结构简单、易 于实现，已得到广泛应用。LMS算法的自适应滤波补偿原理是：电源电压可 以表示为：vs＝V1sinωt，测量的负载电流iL由正序有功电流无功电流负序电流i-组成。单相电流的有功部分由公式：来估计，滤波 器的权值Wp使用自适应算法来得到，并随着每次采样的负载电流和相电压幅 值变化。利用LMS算法来寻找滤波器抽头权向量Wp(n)，使得误差函数{iL(n)-Wp(n)up(n)}最小，权值由公式：Wp(n+1)＝Wp(n)+η{iL(n)-Wp(n)up(n)}up(n)更 新。系统的输入信号为up(n)，iL(n)为参考信号，ip(n)为LMS算法实际输出， 通过使ip(n)与iL(n)的误差最小，使得负载电流中的正序无功分量和负序分 量i-最小，当算法收敛后，达到谐波消除、补偿无功功率和平衡负载的效果。 LMS算法的同步补偿问题公式如下：
输出：ip(n)＝Wp(n)up(n) (1)
输出误差：e(n)＝iL(n)-Wp(n)up(n) (2)
权系数更新：Wp(n+1)＝Wp(n)+ηe(n)up(n) (3)
其中：1)Wp(n)为n时刻的滤波器抽头权向量。2)η被称作步长因子，它 与最终性能直接相关，η过大收敛速度快稳态误差大；η过小收敛速度慢稳态 误差小。
LMS滤波算法虽然具有简单的显著特点，但是其代价函数为实际输出信 号与参考信号的误差的平方的平均，对误差不够敏感，收敛速度有待提高。
发明内容
本发明的发明目的就是提供一种基于LMAT算法的静止同步补偿器的控制 方法，该方法对收敛速度快，稳态误差小；谐波和无功功率补偿效果好。
本发明实现其发明目的所采用的技术方案是，一种基于LMAT算法的静止 同步补偿器的控制方法，其步骤如下：
A、信号采样
静止同步补偿器的数字处理器对电力系统中负载侧的周期性非正弦的三 相负载电流信号采样，得到当前时刻n的a相负载电流离散值ia(n)、b相负载 电流离散值ib(n)和c相负载电流离散值ic(n)；
数字处理器对电力系统中的三相公共点电压采样，得到当前时刻n的a相 公共点电压离散值va(n)、b相公共点电压离散值vb(n)和c相公共点电压离散值 vc(n)；
数字处理器对电力系统中的对电源侧的三相电流信号采样，得到当前时刻 n的a相电源电流离散值isa(n)，得到当前时刻n的b相电源电流离散值isb(n)， 得到当前时刻n的c相电源电流离散值isc(n)；
数字处理器对逆变器的直流侧的直流母线电压信号采样，得到当前时刻n 的直流母线电压离散值Vd(n)；
B、计算单元有功电压和无功电压
B1、静止同步补偿器的数字处理器根据到当前时刻n的公共点电压离散 值，计算出电力系统当前时刻n的公共点电压幅值V(n)：
B2、静止同步补偿器的数字处理器再根据当前时刻n的公共点电压幅值 V(n)，计算出当前时刻n的三相公共点电压单元有功分量：
当前时刻n的a相公共点电压单元有功分量upa(n)，upa(n)＝va(n)/V(n)；
当前时刻n的b相公共点电压单元有功分量upb(n)，upb(n)＝vb(n)/V(n)；
当前时刻n的c相公共点电压单元有功分量upc(n)，upc(n)＝vc(n)/V(n)；
B3、静止同步补偿器的数字处理器计算出当前时刻n的三相公共点电压单 元无功分量：
当前时刻n的a相公共点电压单元无功分量uqa(n)，
当前时刻n的b相公共点电压单元无功分量uqb(n)，
当前时刻n的c相公共点电压单元无功分量uqc(n)，
C、三相负载电流有功分量误差的计算：
根据B2步的当前时刻n的a相公共点电压单元有功分量upa(n)，得到当前 时刻n的a相负载电流有功分量期望值ya(n)，ya(n)＝upa(n)wpa(n)；其中wpa(n)为当 前时刻n的a相公共点电压单元有功权值，其初始值为零即wpa(1)＝0；进而得到 当前时刻n的a相负载电流有功分量误差epa(n)，epa(n)＝ia(n)-upa(n)wpa(n)；
根据B2步的当前时刻n的b相公共点电压单元有功分量upb(n)，得到当前 时刻n的b相负载电流有功分量期望值yb(n)，yb(n)＝upb(n)wpb(n)；其中wpb(n)为当 前时刻n的b相公共点电压单元有功权值，其初始值为零即wpb(1)＝0；进而得到 当前时刻n的b相负载电流有功分量误差epb(n)，epb(n)＝ib(n)-upb(n)wpb(n)；
根据B2步的当前时刻n的c相公共点电压单元有功分量upc(n)，得到当前 时刻n的c相负载电流有功分量期望值yc(n)，yc(n)＝upc(n)wpc(n)；其中wpc(n)为当 前时刻n的c相公共点电压单元有功权值，其初始值为零即wpc(1)＝0；进而得到 当前时刻n的c相负载电流有功分量误差epc(n)，epc(n)＝ic(n)-upc(n)wpc(n)；
D、三相负载电流无功分量误差的计算：
根据B3步的当前时刻n的a相公共点电压单元无功分量uqa(n)，得到当前 时刻n的a相负载电流无功分量期望值ya(n)，ya(n)＝uqa(n)wqa(n)；其中wqa(n)为当 前时刻n的a相公共点电压单元无功权值，其初始值为零即wqa(1)＝0；进而得到 当前时刻n的a相负载电流无功分量误差eqa(n)，eqa(n)＝ia(n)-uqa(n)wqa(n)；
根据B3步的当前时刻n的b相公共点电压单元无功分量uqb(n)，得到当前 时刻n的b相负载电流无功分量期望值yb(n)，yb(n)＝uqb(n)wqa(n)；其中wqb(n)为当 前时刻n的b相公共点电压单元无功权值，其初始值为零即wqb(1)＝0；进而得到 当前时刻n的b相负载电流无功分量误差eqb(n)，eqb(n)＝ib(n)-uqb(n)wqb(n)；
根据B3步的当前时刻n的c相公共点电压单元无功分量uqc(n)，得到当前 时刻n的c相负载电流无功分量期望值yc(n)，yc(n)＝uqc(n)wqc(n)；其中wqc(n)为当 前时刻n的c相公共点电压单元无功权值，其初始值为零即wqc(1)＝0；进而得到 当前时刻n的c相负载电流无功分量误差eqc(n)，eqc(n)＝ic(n)-uqc(n)wqc(n)；
E、计算电源的参考电流
E1、三相参考电源电流有功分量的计算
算出公共点当前时刻n的参考电源电流基波平均有功权值wpavg(n)， wpavg(n)＝(wpa(n)+wpb(n)+wpc(n))/3
根据当前时刻n的直流母线电压离散值Vd(n)，求出当前时刻n的直流母线 电压的误差vde(n)，其中为设定的直流母线电压的参考值：
将当前时刻n直流母线电压的误差vde(n)输入PI控制器，得到PI控制器的 当前时刻n的输出值wd(n)；进而得到当前时刻n公共点的参考电源电流的有功 权值分量wp(n)，wp(n)＝wpavg(n)+wd(n)；
算出三相参考电源电流有功分量：
当前时刻n的a相参考电源电流有功分量
当前时刻n的b相参考电源电流有功分量
当前时刻n的c相参考电源电流有功分量
E2、三相参考电源电流无功分量的计算
算出公共点当前时刻n的参考电源电流基波无功平均值wqavg(n)， wqavg(n)＝(wqa(n)+wqb(n)+wqc(n))/3
求出当前时刻n的公共点电压的误差ve(n)，ve(n)＝V*-V(n)；其中Vt *为公共 点电压的设定值Vt *；
将当前时刻n的公共点电压的误差ve(n)输入公共点电压PI控制器，得到 当前时刻n公共点电压PI控制器的输出值wt(n)；进而得到当前时刻n公共点的 参考电源电流的无功权值分量wq(n)，wq(n)＝wt(n)-wqavg(n)；
求出当前时刻n三相参考电源电流无功分量：
当前时刻n的a相参考电源电流无功分量
当前时刻n的b相参考电源电流无功分量
当前时刻n的c相参考电源电流无功分量
E3、参考电源三相总参考电流的计算：
当前时刻n的a相参考电源总参考电流
当前时刻n的b相参考电源总参考电流
当前时刻n的c相参考电源总参考电流
F、逆变器的控制
将当前时刻n的a相电源电流离散值isa(n)，当前时刻n的b相电源电流离 散值isb(n)，当前时刻n的c相电源电流离散值isc(n)，当前时刻n的a相参考电 源总参考电流当前时刻n的b相参考电源总参考电流和当前时刻n 的c相参考电源总参考电流送入滞环PWM电流控制器，由滞环PWM电流控 制器的输出控制信号以控制静止同步补偿器中逆变器的开关器件的通断，其具 体控制逻辑为：
如果a相的上开关管打开，下开关管关断；
如果 a相的上开关管关断，下开关管打开；
如果b相的上开关管打开，下开关管关断；
如果 b相的上开关管关断，下开关管打开；
如果c相的上开关管打开，下开关管关断；
如果 c相的上开关管关断，下开关管打开；
其中，h为滞环PWM电流控制器的控制门限值，其取值为0.01；
G、权值的更新
G1、三相公共点电压单元有功权值的更新
由下式得出下一时刻(n+1)的a相公共点电压单元有功权值wpa(n+1)，
其中，μ为步长、其取值为0.2， sign(·)为符号运算；
由下式得出下一时刻(n+1)的b相公共点电压单元有功权值wpb(n+1)，
由下式得出下一时刻(n+1)的c相公共点电压单元有功权值wpc(n+1)，
G2、三相公共点电压单元无功权值的更新
由下式得出下一时刻(n+1)的a相公共点电压单元无功权值wqa(n+1)，其中，μ为步长、其取值为0.2，sign(·) 为符号运算。
由下式得出下一时刻(n+1)的b相公共点电压单元无功权值wqb(n+1)，
由下式得出下一时刻(n+1)的c相公共点电压单元无功权值wqc(n+1)，
H、令n＝n+1,重复A—G的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
和传统的LMS算法相比，本发明的LMAT(最小三次方绝对值)算法，其公 共点电压单元有功权值和无功权值的更新项，由实际输出信号与参考信号的误 差的平方，再与实际输出信号、步长的相乘得出，并通过符号运算消除了正负 误差的相互抵消(如a相公共点电压单元有功权值 也即其代价函数的主项为实际输出信 号与参考信号的误差三次方的绝对值，对误差的敏感度大大提高，收敛速度快、 跃变系统跟踪能力强。同时由于对误差的敏感度大幅提高，可以将步长减小， 在保证收敛速度的前提下，减小稳态误差。
仿真实验表明，本方法大约在0.04s内就能跟踪负载电流的跃变，跟踪能 力强。
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明
具体实施方式
实施例
本发明的一种具体实施方式是，一种基于LMAT算法的静止同步补偿器的 控制方法，其步骤如下：
A、信号采样
静止同步补偿器的数字处理器对电力系统中负载侧的周期性非正弦的三 相负载电流信号采样，得到当前时刻n的a相负载电流离散值ia(n)、b相负载 电流离散值ib(n)和c相负载电流离散值ic(n)；
数字处理器对电力系统中的三相公共点电压采样，得到当前时刻n的a相 公共点电压离散值va(n)、b相公共点电压离散值vb(n)和c相公共点电压离散值 vc(n)；
数字处理器对电力系统中的对电源侧的三相电流信号采样，得到当前时刻 n的a相电源电流离散值isa(n)，得到当前时刻n的b相电源电流离散值isb(n)， 得到当前时刻n的c相电源电流离散值isc(n)；
数字处理器对逆变器的直流侧的直流母线电压信号采样，得到当前时刻n 的直流母线电压离散值Vd(n)；
B、计算单元有功电压和无功电压
B1、静止同步补偿器的数字处理器根据到当前时刻n的公共点电压离散 值，计算出电力系统当前时刻n的公共点电压幅值V(n)：
B2、静止同步补偿器的数字处理器再根据当前时刻n的公共点电压幅值 V(n)，计算出当前时刻n的三相公共点电压单元有功分量：
当前时刻n的a相公共点电压单元有功分量upa(n)，upa(n)＝va(n)/V(n)；
当前时刻n的b相公共点电压单元有功分量upb(n)，upb(n)＝vb(n)/V(n)；
当前时刻n的c相公共点电压单元有功分量upc(n)，upc(n)＝vc(n)/V(n)；
B3、静止同步补偿器的数字处理器计算出当前时刻n的三相公共点电压单 元无功分量：
当前时刻n的a相公共点电压单元无功分量uqa(n)，
当前时刻n的b相公共点电压单元无功分量uqb(n)，
当前时刻n的c相公共点电压单元无功分量uqc(n)，
C、三相负载电流有功分量误差的计算：
根据B2步的当前时刻n的a相公共点电压单元有功分量upa(n)，得到当前 时刻n的a相负载电流有功分量期望值ya(n)，ya(n)＝upa(n)wpa(n)；其中wpa(n)为当 前时刻n的a相公共点电压单元有功权值，其初始值为零即wpa(1)＝0；进而得到 当前时刻n的a相负载电流有功分量误差epa(n)，epa(n)＝ia(n)-upa(n)wpa(n)；
根据B2步的当前时刻n的b相公共点电压单元有功分量upb(n)，得到当前 时刻n的b相负载电流有功分量期望值yb(n)，yb(n)＝upb(n)wpb(n)；其中wpb(n)为当 前时刻n的b相公共点电压单元有功权值，其初始值为零即wpb(1)＝0；进而得到 当前时刻n的b相负载电流有功分量误差epb(n)，epb(n)＝ib(n)-upb(n)wpb(n)；
根据B2步的当前时刻n的c相公共点电压单元有功分量upc(n)，得到当前 时刻n的c相负载电流有功分量期望值yc(n)，yc(n)＝upc(n)wpc(n)；其中wpc(n)为当 前时刻n的c相公共点电压单元有功权值，其初始值为零即wpc(1)＝0；进而得到 当前时刻n的c相负载电流有功分量误差epc(n)，epc(n)＝ic(n)-upc(n)wpc(n)；
D、三相负载电流无功分量误差的计算：
根据B3步的当前时刻n的a相公共点电压单元无功分量uqa(n)，得到当前 时刻n的a相负载电流无功分量期望值ya(n)，ya(n)＝uqa(n)wqa(n)；其中wqa(n)为当 前时刻n的a相公共点电压单元无功权值，其初始值为零即wqa(1)＝0；进而得到 当前时刻n的a相负载电流无功分量误差eqa(n)，eqa(n)＝ia(n)-uqa(n)wqa(n)；
根据B3步的当前时刻n的b相公共点电压单元无功分量uqb(n)，得到当前 时刻n的b相负载电流无功分量期望值yb(n)，yb(n)＝uqb(n)wqa(n)；其中wqb(n)为当 前时刻n的b相公共点电压单元无功权值，其初始值为零即wqb(1)＝0；进而得到 当前时刻n的b相负载电流无功分量误差eqb(n)，eqb(n)＝ib(n)-uqb(n)wqb(n)；
根据B3步的当前时刻n的c相公共点电压单元无功分量uqc(n)，得到当前 时刻n的c相负载电流无功分量期望值yc(n)，yc(n)＝uqc(n)wqc(n)；其中wqc(n)为当 前时刻n的c相公共点电压单元无功权值，其初始值为零即wqc(1)＝0；进而得到 当前时刻n的c相负载电流无功分量误差eqc(n)，eqc(n)＝ic(n)-uqc(n)wqc(n)；
E、计算电源的参考电流
E1、三相参考电源电流有功分量的计算
算出公共点当前时刻n的参考电源电流基波平均有功权值wpavg(n)， wpavg(n)＝(wpa(n)+wpb(n)+wpc(n))/3
根据当前时刻n的直流母线电压离散值Vd(n)，求出当前时刻n的直流母线 电压的误差vde(n)，其中为设定的直流母线电压的参考值：
将当前时刻n直流母线电压的误差vde(n)输入PI控制器，得到PI控制器的 当前时刻n的输出值wd(n)；进而得到当前时刻n公共点的参考电源电流的有功 权值分量wp(n)，wp(n)＝wpavg(n)+wd(n)；
算出三相参考电源电流有功分量：
当前时刻n的a相参考电源电流有功分量
当前时刻n的b相参考电源电流有功分量
当前时刻n的c相参考电源电流有功分量
E2、三相参考电源电流无功分量的计算
算出公共点当前时刻n的参考电源电流基波无功平均值wqavg(n)， wqavg(n)＝(wqa(n)+wqb(n)+wqc(n))/3
求出当前时刻n的公共点电压的误差ve(n)，ve(n)＝V*-V(n)；其中Vt *为公共 点电压的设定值Vt *；
将当前时刻n的公共点电压的误差ve(n)输入公共点电压PI控制器，得到 当前时刻n公共点电压PI控制器的输出值wt(n)；进而得到当前时刻n公共点的 参考电源电流的无功权值分量wq(n)，wq(n)＝wt(n)-wqavg(n)；
求出当前时刻n三相参考电源电流无功分量：
当前时刻n的a相参考电源电流无功分量
当前时刻n的b相参考电源电流无功分量
当前时刻n的c相参考电源电流无功分量
E3、参考电源三相总参考电流的计算：
当前时刻n的a相参考电源总参考电流
当前时刻n的b相参考电源总参考电流
当前时刻n的c相参考电源总参考电流
F、逆变器的控制
将当前时刻n的a相电源电流离散值isa(n)，当前时刻n的b相电源电流离 散值isb(n)，当前时刻n的c相电源电流离散值isc(n)，当前时刻n的a相参考电 源总参考电流当前时刻n的b相参考电源总参考电流和当前时刻n 的c相参考电源总参考电流送入滞环PWM电流控制器，由滞环PWM电流控 制器的输出控制信号以控制静止同步补偿器中逆变器的开关器件的通断，其具 体控制逻辑为：
如果a相的上开关管打开，下开关管关断；
如果 a相的上开关管关断，下开关管打开；
如果b相的上开关管打开，下开关管关断；
如果 b相的上开关管关断，下开关管打开；
如果c相的上开关管打开，下开关管关断；
如果 c相的上开关管关断，下开关管打开；
其中，h为滞环PWM电流控制器的控制门限值，其取值为0.01；
G、权值的更新
G1、三相公共点电压单元有功权值的更新
由下式得出下一时刻(n+1)的a相公共点电压单元有功权值wpa(n+1)，
其中，μ为步长、其取值为0.2， sign(·)为符号运算；
由下式得出下一时刻(n+1)的b相公共点电压单元有功权值wpb(n+1)，
由下式得出下一时刻(n+1)的c相公共点电压单元有功权值wpc(n+1)，
G2、三相公共点电压单元有功权值的更新
由下式得出下一时刻(n+1)的a相公共点电压单元无功权值wqa(n+1)，其中，μ为步长、其取值为0.2，sign(·) 为符号运算。
由下式得出下一时刻(n+1)的b相公共点电压单元无功权值wqb(n+1)，
由下式得出下一时刻(n+1)的c相公共点电压单元无功权值wqc(n+1)，
H、令n＝n+1,重复A-G的步骤。
仿真实验
为了验证本发明的有效性，进行了仿真实验，并与现有的文献算法进行的 对比。
仿真实验中交流电源：415V，3-ph，50HZ；纹波滤波器：Rf＝5Ω,Cf＝10μF； 负载：三相晶体管整流电路Rout＝15.6Ω,Lout＝200mH；VSC等级：20kVA；直流 母线电容：6800μF；参考直流电压：700V；连接电感：(Li)＝3.1mH；有功平均 权值(wpavg)的截止频率：15Hz；无功平均权值(wqavg)的截止频率：20Hz。
仿真实验在0.36s-0.4s时a相负载被移除，负载电流不平衡，在0.4s时a相负 载被重新连接；总的电源电流幅值在0.36s-0.4s时是降低的，但在0.4s负载重连后 很快恢复到了较高的幅值；在0.44s时达到稳态。说明本方法大约在0.04s内就能 跟踪负载电流的跃变，其跟踪能力强。
仿真实验的a相负载电流(ia)，a相公共点电压(vpcc)和电源电流(isa)的谐波 谱分析表明：负载电流的谐波率为25.10％，而a相公共点电压(vpcc)谐波率仅 仅只有1.79％，a相电源电流(isa)谐波率仅仅只有3.17％。可见，本发明对电 力系统的无功功率补偿、谐波消除和负载平衡均有很好的效果，完全符合 IEEE-519标准对谐波率的要求。

Claims (1)

1.一种基于LMAT算法的静止同步补偿器的控制方法，其步骤如下：
A、信号采样
静止同步补偿器的数字处理器对电力系统中负载侧的周期性非正弦的三相负载电流信号采样，得到当前时刻n的a相负载电流离散值ia(n)、b相负载电流离散值ib(n)和c相负载电流离散值ic(n)；
数字处理器对电力系统中的三相公共点电压采样，得到当前时刻n的a相公共点电压离散值va(n)、b相公共点电压离散值vb(n)和c相公共点电压离散值vc(n)；
数字处理器对电力系统中的对电源侧的三相电流信号采样，得到当前时刻n的a相电源电流离散值isa(n)，得到当前时刻n的b相电源电流离散值isb(n)，得到当前时刻n的c相电源电流离散值isc(n)；
数字处理器对逆变器的直流侧的直流母线电压信号采样，得到当前时刻n的直流母线电压离散值Vd(n)；
B、计算单元有功电压和无功电压
B1、静止同步补偿器的数字处理器根据到当前时刻n的公共点电压离散值，计算出电力系统当前时刻n的公共点电压幅值V(n)：
<mrow> <mi>V</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <msqrt> <mrow> <mfrac> <mn>2</mn> <mn>3</mn> </mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>v</mi> <mi>a</mi> </msub> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msub> <mi>v</mi> <mi>b</mi> </msub> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msub> <mi>v</mi> <mi>c</mi> </msub> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </msqrt> </mrow>
B2、静止同步补偿器的数字处理器再根据当前时刻n的公共点电压幅值V(n)，计算出当前时刻n的三相公共点电压单元有功分量：
当前时刻n的a相公共点电压单元有功分量upa(n)，upa(n)＝va(n)/V(n)；
当前时刻n的b相公共点电压单元有功分量upb(n)，upb(n)＝vb(n)/V(n)；
当前时刻n的c相公共点电压单元有功分量upc(n)，upc(n)＝vc(n)/V(n)；
B3、静止同步补偿器的数字处理器计算出当前时刻n的三相公共点电压单元无功分量：
当前时刻n的a相公共点电压单元无功分量uqa(n)，
当前时刻n的b相公共点电压单元无功分量uqb(n)，
当前时刻n的c相公共点电压单元无功分量uqc(n)，
C、三相负载电流有功分量误差的计算：
根据B2步的当前时刻n的a相公共点电压单元有功分量upa(n)，得到当前时刻n的a相负载电流有功分量期望值ya(n)，ya(n)＝upa(n)wpa(n)；其中wpa(n)为当前时刻n的a相公共点电压单元有功权值，其初始值为零即wpa(1)＝0；进而得到当前时刻n的a相负载电流有功分量误差epa(n)，epa(n)＝ia(n)-upa(n)wpa(n)；
根据B2步的当前时刻n的b相公共点电压单元有功分量upb(n)，得到当前时刻n的b相负载电流有功分量期望值yb(n)，yb(n)＝upb(n)wpb(n)；其中wpb(n)为当前时刻n的b相公共点电压单元有功权值，其初始值为零即wpb(1)＝0；进而得到当前时刻n的b相负载电流有功分量误差epb(n)，epb(n)＝ib(n)-upb(n)wpb(n)；
根据B2步的当前时刻n的c相公共点电压单元有功分量upc(n)，得到当前时刻n的c相负载电流有功分量期望值yc(n)，yc(n)＝upc(n)wpc(n)；其中wpc(n)为当前时刻n的c相公共点电压单元有功权值，其初始值为零即wpc(1)＝0；进而得到当前时刻n的c相负载电流有功分量误差epc(n)，epc(n)＝ic(n)-upc(n)wpc(n)；
D、三相负载电流无功分量误差的计算：
根据B3步的当前时刻n的a相公共点电压单元无功分量uqa(n)，得到当前时刻n的a相负载电流无功分量期望值ya(n)，ya(n)＝uqa(n)wqa(n)；其中wqa(n)为当前时刻n的a相公共点电压单元无功权值，其初始值为零即wqa(1)＝0；进而得到当前时刻n的a相负载电流无功分量误差eqa(n)，eqa(n)＝ia(n)-uqa(n)wqa(n)；
根据B3步的当前时刻n的b相公共点电压单元无功分量uqb(n)，得到当前时刻n的b相负载电流无功分量期望值yb(n)，yb(n)＝uqb(n)wqa(n)；其中wqb(n)为当前时刻n的b相公共点电压单元无功权值，其初始值为零即wqb(1)＝0；进而得到当前时刻n的b相负载电流无功分量误差eqb(n)，eqb(n)＝ib(n)-uqb(n)wqb(n)；
根据B3步的当前时刻n的c相公共点电压单元无功分量uqc(n)，得到当前时刻n的c相负载电流无功分量期望值yc(n)，yc(n)＝uqc(n)wqc(n)；其中wqc(n)为当前时刻n的c相公共点电压单元无功权值，其初始值为零即wqc(1)＝0；进而得到当前时刻n的c相负载电流无功分量误差eqc(n)，eqc(n)＝ic(n)-uqc(n)wqc(n)；
E、计算电源的参考电流
E1、三相参考电源电流有功分量的计算
算出公共点当前时刻n的参考电源电流基波平均有功权值wpavg(n)，wpavg(n)＝(wpa(n)+wpb(n)+wpc(n))/3
根据当前时刻n的直流母线电压离散值Vd(n)，求出当前时刻n的直流母线电压的误差vde(n)，其中为设定的直流母线电压的参考值：
将当前时刻n直流母线电压的误差vde(n)输入PI控制器，得到PI控制器的当前时刻n的输出值wd(n)；进而得到当前时刻n公共点的参考电源电流的有功权值分量wp(n)，wp(n)＝wpavg(n)+wd(n)；
算出三相参考电源电流有功分量：
当前时刻n的a相参考电源电流有功分量
当前时刻n的b相参考电源电流有功分量
当前时刻n的c相参考电源电流有功分量
E2、三相参考电源电流无功分量的计算
算出公共点当前时刻n的参考电源电流基波无功平均值wqavg(n)，wqavg(n)＝(wqa(n)+wqb(n)+wqc(n))/3
求出当前时刻n的公共点电压的误差ve(n)，ve(n)＝V*-V(n)；其中Vt *为公共点电压的设定值Vt *；
将当前时刻n的公共点电压的误差ve(n)输入公共点电压PI控制器，得到当前时刻n公共点电压PI控制器的输出值wt(n)；进而得到当前时刻n公共点的参考电源电流的无功权值分量wq(n)，wq(n)＝wt(n)-wqavg(n)；
求出当前时刻n三相参考电源电流无功分量：
当前时刻n的a相参考电源电流无功分量
当前时刻n的b相参考电源电流无功分量
当前时刻n的c相参考电源电流无功分量
E3、参考电源三相总参考电流的计算：
当前时刻n的a相参考电源总参考电流
当前时刻n的b相参考电源总参考电流
当前时刻n的c相参考电源总参考电流
F、逆变器的控制
将当前时刻n的a相电源电流离散值isa(n)，当前时刻n的b相电源电流离散值isb(n)，当前时刻n的c相电源电流离散值isc(n)，当前时刻n的a相参考电源总参考电流当前时刻n的b相参考电源总参考电流和当前时刻n的c相参考电源总参考电流送入滞环PWM电流控制器，由滞环PWM电流控制器的输出控制信号以控制静止同步补偿器中逆变器的开关器件的通断，其具体控制逻辑为：
如果a相的上开关管打开，下开关管关断；如果a相的上开关管关断，下开关管打开；
如果b相的上开关管打开，下开关管关断；如果b相的上开关管关断，下开关管打开；
如果c相的上开关管打开，下开关管关断；如果c相的上开关管关断，下开关管打开；
其中，h为滞环PWM电流控制器的控制门限值，其取值为0.01；
G、权值的更新
G1、三相公共点电压单元有功权值的更新
由下式得出下一时刻(n+1)的a相公共点电压单元有功权值wpa(n+1)，
其中，μ为步长、其取值为0.2，sign(·)为符号运算；
由下式得出下一时刻(n+1)的b相公共点电压单元有功权值wpb(n+1)，
<mrow> <msub> <mi>w</mi> <mrow> <mi>p</mi> <mi>b</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <msub> <mi>w</mi> <mrow> <mi>p</mi> <mi>b</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <msubsup> <mi>&amp;mu;e</mi> <mrow> <mi>p</mi> <mi>b</mi> </mrow> <mn>2</mn> </msubsup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mi>s</mi> <mi>i</mi> <mi>g</mi> <mi>n</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>e</mi> <mrow> <mi>p</mi> <mi>b</mi> </mrow> </msub> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>)</mo> <mo>)</mo> </mrow> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>p</mi> <mi>b</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>;</mo> </mrow>
由下式得出下一时刻(n+1)的c相公共点电压单元有功权值wpc(n+1)，
G2、三相公共点电压单元有功权值的更新
由下式得出下一时刻(n+1)的a相公共点电压单元无功权值wqa(n+1)，
其中，μ为步长、其取值为0.2，sign(·)为符号运算。
由下式得出下一时刻(n+1)的b相公共点电压单元无功权值wqb(n+1)，
由下式得出下一时刻(n+1)的c相公共点电压单元无功权值wqc(n+1)，
H、令n＝n+1,重复A-G的步骤。
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CN106130043A (zh) * 2016-07-13 2016-11-16 江苏大学 基于情感智能及无源性理论的三相四桥臂的双闭环控制方法

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