CN108107960B - 一种岸电电源的输出电压控制方法和装置 - Google Patents

一种岸电电源的输出电压控制方法和装置 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种岸电电源的输出电压控制方法和装置。本申请的输出电压控制方法包括：获取岸电电源的输出电压反馈值和输入电流反馈值；对岸电电源的输出电压目标值和所述输出电压反馈值进行PI调节处理，得到输出电压补偿基准参考值；根据所述输入电流反馈值对所述输出电压补偿基准参考值进行限幅修正处理，得到输出电压补偿基准值；根据所述电流反馈值计算岸电电源的隔离变压器的压降补偿值；将所述输出电压补偿基准值、所述压降补偿值和给定的电压指令基准值相加得到输出电压指令值。本申请通过将计算得到的输出电压指令值输入到岸电电源的高压变频器，使高压变频器根据该输出电压指令值调整高压变频器的输出电压，以实现岸电电源的输出电压对输出电压目标值的快速响应跟随。

Description

一种岸电电源的输出电压控制方法和装置
技术领域
本申请涉及电压处理技术领域，特别涉及一种岸电电源的输出电压控制方法和装置。
背景技术
为改善港口环境，国家发改委、国家能源局等七个部委联合印发了《关于推进电能替代的指导意见》，对靠港船舶使用电能替代燃油发电提出了明确要求，我国各地也已在近年陆续出台类似政策。但因为较多大型船舶的电源系统参数与我国港口岸上电网参数不同，工作模式也有所不同。为此必须针对船舶的电源特点，通过研制大功率电源变换技术和装备实现两个电源系统的并网连接。
常规的岸电电源没有输出电压闭环控制，或电压闭环控制速度不够快，在负荷转移时易引起系统过压或欠压问题，无法使岸电电源的应用达到理想的效果。
发明内容
本申请提供了一种岸电电源的输出电压控制方法和装置，以解决岸电电源的输出电压控制响应不够快导致负荷转移时易引起系统过压或欠压的问题。
为达到上述目的，本申请的技术方案是这样实现的：
一方面，本申请提供了一种岸电电源的输出电压控制方法，所述方法包括：
获取岸电电源的输出电压反馈值和输入电流反馈值；
对岸电电源的输出电压目标值和所述输出电压反馈值进行PI调节处理，得到输出电压补偿基准参考值；
根据所述输入电流反馈值对所述输出电压补偿基准参考值进行限幅修正处理，得到输出电压补偿基准值；
根据所述电流反馈值计算岸电电源的隔离变压器的压降补偿值；
将所述输出电压补偿基准值、所述压降补偿值和给定的电压指令基准值相加得到输出电压指令值，并将所述输出电压指令值输入到岸电电源的高压变频器，使高压变频器根据所述输出电压指令值调整所述高压变频器的输出电压，以实现岸电电源的输出电压对输出电压目标值的响应跟随。
另一方面，本申请提供了一种岸电电源的输出电压控制装置，所述输出电压控制装置包括：
电压电流计算单元，用于计算岸电电源的输出电压反馈值和输入电流反馈值；
PI处理单元，用于对岸电电源的输出电压目标值和输出电压反馈值进行PI调节处理，得到输出电压补偿基准参考值；
幅值修正单元，用于根据输入电流反馈值对所述输出电压补偿基准参考值进行限幅修正处理，得到输出电压补偿基准值；
压降计算单元，用于根据电流反馈值计算岸电电源的隔离变压器的压降补偿值；
求和计算单元，用于将所述输出电压补偿基准值、所述压降补偿值和电压指令基准值相加得到输出电压指令值，并将所述输出电压指令值输入到岸电电源的高压变频器，使高压变频器根据所述输出电压指令值调整所述高压变频器的输出电压，以实现岸电电源的输出电压对输出电压目标值的响应跟随。
本申请的有益效果是：本申请在通过PI调节处理得到输出电压补偿基准参考值之后，通过对输出电压补偿基准参考值进行限幅修正处理，以及对输出电压补偿基准参考值进行压降补偿和电压指令基准补偿，得到输出电压指令值，使得岸电电源的高压变频器可以根据该输出电压指令值调整高压变频器的输出电压，实现岸电电源的输出电压对输出电压目标值的快速响应跟随。
附图说明
图1为本申请实施例提供的岸电电源的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的岸电电源的输出电压控制方法流程图；
图3为本申请实施例提供的对岸电电源的输出电压进行快速响应控制的示意图；
图4为本申请实施例提供的采集高压出线柜的输出电压和输出电压的流程图；
图5为本申请实施例提供的计算岸电电源的输出电压反馈值的流程图；
图6为本申请实施例提供的计算岸电电源的输入电流反馈值的流程图；
图7为本申请实施例提供的PI调节处理示意图；
图8为本申请实施例提供的岸电电源的输出电压控制装置结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
图1为本申请实施例提供的岸电电源的结构示意图，如图1所示，本申请实施例中的岸电电源包括与三相高压输入端相连接的高压进线柜，与高压进线柜输出端相连接的高压变频器，与高压变频器输出端相连接的隔离变压器，以及与隔离变压器输出端相连接的高压出线柜，高压出线柜通过电缆与船舶电连接。
图2为本申请实施例提供的岸电电源的输出电压控制方法流程图，如图2所示，本申请实施例的输出电压控制方法包括：
S200，获取岸电电源的输出电压反馈值和输入电流反馈值。
本实施例可以根据高压出线柜的初始输出电压和初始输入电流计算岸电电源的输出电压反馈值和输入电流反馈值。
本实施例所述的岸电电源的输出电压反馈值可以理解为高压出线柜的输出电压，本实施例所述的岸电电源的输入电流反馈值可以理解为高压出线柜的输入电流。
S210，对岸电电源的输出电压目标值和输出电压反馈值进行PI调节处理，得到输出电压补偿基准参考值。
S220，根据输入电流反馈值对输出电压补偿基准参考值进行限幅修正处理，得到输出电压补偿基准值。
S230，根据电流反馈值计算岸电电源的隔离变压器的压降补偿值。
S240，将输出电压补偿基准值、压降补偿值和给定的电压指令基准值相加得到输出电压指令值，并将输出电压指令值输入到岸电电源的高压变频器，使高压变频器根据所述输出电压指令值调整所述高压变频器的输出电压，以实现岸电电源的输出电压对输出电压目标值的响应跟随。
本实施例在通过PI调节处理得到输出电压补偿基准参考值之后，通过对输出电压补偿基准参考值进行限幅修正处理，以及对输出电压补偿基准参考值进行压降补偿和电压指令基准补偿，得到输出电压指令值，使得岸电电源的高压变频器可以根据该输出电压指令值调整高压变频器的输出电压，实现岸电电源的输出电压对输出电压目标值的快速响应跟随。
图3为本申请实施例提供的对岸电电源的输出电压进行快速响应控制的示意图，本申请结合图3所示的内容，通过下述方案详细说明对岸电电源的输出电压进行快速响应控制的过程。
其中，本申请通过下述方案获取岸电电源的输出电压反馈值和输入电流反馈值：
首先，获取岸电电源的高压出线柜的输出电压和输入电流。
图4为本申请实施例提供的采集高压出线柜的输出电压和输出电压的流程图，如图4所示，本申请实施例在岸电电源的高压出线柜中安装电压采样PT(PotentialTransformer，电压互感器)和电流采样CT(Current Transformer，电流互感器)，电压采样PT将高压出线柜的初始输出电压降低，得到二次电压信号后发送给信号处理器进行调整，信号处理器将调整后的电压信号发送给主控制器进行计算，得到输出电压值；电流采样CT按照设定的变比将初始输入电流降低，得到二次电流信号后发送给信号处理器进行调整，信号处理器将调整后的电流信号发送给主控制器进行计算，得到输入电流值。
然后，将高压出线柜的输出电压经锁相环计算，得到输出电压的相位角，以及分别对高压出线柜的输出电压和输入电流进行Clark变换，得到变换后的输出电压和输入电流；根据输出电压的相位角对所述变换后的输出电压进行DQ变换处理，得到电压分量，根据所述电压分量得到输出电压反馈值，以及根据所述输出电压的相位角对所述变换后的输入电流进行DQ变换处理，得到输出有功电流和输出无功电流。图5为本申请实施例提供的计算岸电电源的输出电压反馈值的流程图，如图5所示，将通过图4计算的输出电压分别经过锁相环计算处理和克拉克CLARK变换处理，将得到输出电压的相位角度和克拉克CLARK变换的输出电压进行DQ变换处理，得到电压分量ud、uq，通过计算电压分量ud、uq的平方和后的平方根值，即参考图4利用公式Sqrt(ud*ud+uq*uq)得到输出电压反馈值ufeed。
图6为本申请实施例提供的计算岸电电源的输入电流反馈值的流程图，如图6所示，将通过图4计算的输出电压经过锁相环计算处理，以及将通过图4计算的输入电流进行克拉克CLARK变换处理，将得到输出电压的相位角度和克拉克CLARK变换的输入电流进行DQ变换处理，得到输出有功电流id和输出无功电流iq。
在获取岸电电源的输出电压反馈值ufeed、输出有功电流id和输出无功电流iq之后，本申请实施例将输出电压目标值与本周期采集的输出电压反馈值相减，得到第一差值；将本周期采集的输出电压反馈值与上周期采集的输出电压反馈值相减，得到第二差值；将第一差值和第二差值的差值经过PI调节器处理，得到输出电压补偿基准参考值。
示例性地，图7为本申请实施例提供的PI调节处理示意图，如图7所示，将输出电压目标值uobj与本周期采集的电压反馈值ufeed相减得到第一差值en，将本周期采集的电压反馈值ufeed与上周期采集的输出电压反馈值ufeed1相减得到第二差值en1，对第一差值en和第二差值en1的差值en-en1进行PI调节，得到输出电压补偿基准参考值ucombas。
在获取岸电电源的输出有功电流id和输出无功电流iq之后，本申请实施例在输出无功电流小于第一电流阈值，且输出有功电流小于第二电流阈值时，将输出电压补偿基准参考值ucombas的电压幅值设置为幅值预定值，否则，不对输出电压补偿基准参考值的电压幅值进行限幅修正，即将输出电压补偿基准参考值作为输出电压补偿基准值ucombas，进行后续处理。
需要说明的是，本实施例中的第一电流阈值大于第二电流阈值，示例性地，取第一电流阈值为10％额定电流，取第二电流阈值为5％额定电流；本实施例中的幅值预定值为经验值，一般地取小于uobj*2％，幅值预定值不宜过大，过大易造成过补偿，幅值预定值也不宜过小，过小易造成欠补偿，示例性地取幅值预定值为100V。
参考图3所示，本申请实施例在计算岸电电源的隔离变压器的压降补偿值时，可以根据公式计算本申请实施例所需的压降补偿值，其中，ucom-tras为压降补偿值，k为补偿系数，L为隔离变压器的漏抗，ω为输出电压的角频率。
基于本申请的输出电压控制方法实施例，本申请还提供了岸电电源的输出电压控制实施例；其中，岸电电源的结果参见图1所示，本申请在此不再赘述。
图8为本申请实施例提供的岸电电源的输出电压控制装置结构示意图，如图8所示，本申请实施例的输出电压控制装置包括：
电压电流计算单元80，用于计算岸电电源的输出电压反馈值和输入电流反馈值；
PI处理单元81，用于对岸电电源的输出电压目标值和输出电压反馈值进行PI调节处理，得到输出电压补偿基准参考值；
幅值修正单元82，用于根据输入电流反馈值对所述输出电压补偿基准参考值进行限幅修正处理，得到输出电压补偿基准值；
压降计算单元83，用于根据电流反馈值计算岸电电源的隔离变压器的压降补偿值；
求和计算单元84，用于将所述输出电压补偿基准值、所述压降补偿值和电压指令基准值相加得到输出电压指令值，并将所述输出电压指令值输入到岸电电源的高压变频器，使高压变频器根据所述输出电压指令值调整所述高压变频器的输出电压，以实现岸电电源的输出电压对输出电压目标值的响应跟随。
本申请实施例中的电压电流计算单元80具体用于获取所述岸电电源的高压出线柜的输出电压和输入电流；将所述高压出线柜的输出电压经锁相环计算，得到所述输出电压的相位角，以及分别对所述高压出线柜的输出电压和输入电流进行Clark变换，得到变换后的输出电压和输入电流；根据所述输出电压的相位角对所述变换后的输出电压进行DQ变换处理，得到电压分量，根据所述电压分量得到输出电压反馈值，以及根据所述输出电压的相位角对所述变换后的输入电流进行DQ变换处理，得到输出有功电流和输出无功电流。
相应的，PI处理单元81进一步用于将所述输出电压目标值与本周期采集的输出电压反馈值相减，得到第一差值；将本周期采集的输出电压反馈值与上周期采集的输出电压反馈值相减，得到第二差值；将所述第一差值和所述第二差值的差值经过PI调节器处理，得到所述输出电压补偿基准参考值。
幅值修正单元82进一步用于在输出无功电流小于第一电流阈值，且输出有功电流小于第二电流阈值时，将所述输出电压补偿基准参考值的电压幅值设置为幅值预定值，所述第一电流阈值大于所述第二电流阈值。
压降计算单元83进一步用于根据公式计算所述压降补偿值；ucom-tras为压降补偿值，k为补偿系数，id和iq分别为输出有功电流和输出无功电流，L为隔离变压器的漏抗，ω为输出电压的角频率。
本申请装置实施例的各单元的具体工作方式可以参见本申请的方法实施例。
为了便于清楚描述本申请实施例的技术方案，在发明的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分，本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，在本申请的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本申请的目的，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种岸电电源的输出电压控制方法，其特征在于，所述方法包括：
获取岸电电源的输出电压反馈值和输入电流反馈值；
对岸电电源的输出电压目标值和所述输出电压反馈值进行PI调节处理，得到输出电压补偿基准参考值；
根据所述输入电流反馈值对所述输出电压补偿基准参考值进行限幅修正处理，得到输出电压补偿基准值；
根据所述电流反馈值计算岸电电源的隔离变压器的压降补偿值；
将所述输出电压补偿基准值、所述压降补偿值和给定的电压指令基准值相加得到输出电压指令值，并将所述输出电压指令值输入到岸电电源的高压变频器，使高压变频器根据所述输出电压指令值调整所述高压变频器的输出电压，以实现岸电电源的输出电压对输出电压目标值的响应跟随；
所述对岸电电源的输出电压目标值和所述输出电压反馈值进行PI调节处理，包括：
将所述输出电压目标值与本周期采集的输出电压反馈值相减，得到第一差值；
将本周期采集的输出电压反馈值与上周期采集的输出电压反馈值相减，得到第二差值；
将所述第一差值和所述第二差值的差值经过PI调节器处理，得到所述输出电压补偿基准参考值。
2.根据权利要求1所述的输出电压控制方法，其特征在于，所述获取岸电电源的输出电压反馈值和输入电流反馈值，包括：
获取所述岸电电源的高压出线柜的输出电压和输入电流；
将所述高压出线柜的输出电压经锁相环计算，得到所述输出电压的相位角，以及分别对所述高压出线柜的输出电压和输入电流进行Clark变换，得到变换后的输出电压和输入电流；
根据所述输出电压的相位角对所述变换后的输出电压进行DQ变换处理，得到电压分量，根据所述电压分量得到输出电压反馈值，以及根据所述输出电压的相位角对所述变换后的输入电流进行DQ变换处理，得到输出有功电流和输出无功电流。
3.根据权利要求2所述的输出电压控制方法，其特征在于，所述根据所述输入电流反馈值对所述输出电压补偿基准参考值进行限幅修正处理，包括：
在所述输出无功电流小于第一电流阈值，且所述输出有功电流小于第二电流阈值时，将所述输出电压补偿基准参考值的电压幅值设置为幅值预定值，所述第一电流阈值大于所述第二电流阈值。
4.根据权利要求2所述的输出电压控制方法，其特征在于，所述根据所述电流反馈值计算岸电电源的隔离变压器的压降补偿值，包括：
根据公式计算所述压降补偿值；
所述ucom-tras为所述压降补偿值，所述k为补偿系数，id和iq分别为输出有功电流和输出无功电流，L为隔离变压器的漏抗，ω为输出电压的角频率。
5.一种岸电电源的输出电压控制装置，其特征在于，所述输出电压控制装置包括：
电压电流计算单元，用于计算岸电电源的输出电压反馈值和输入电流反馈值；
PI处理单元，用于对岸电电源的输出电压目标值和输出电压反馈值进行PI调节处理，得到输出电压补偿基准参考值；
幅值修正单元，用于根据输入电流反馈值对所述输出电压补偿基准参考值进行限幅修正处理，得到输出电压补偿基准值；
压降计算单元，用于根据电流反馈值计算岸电电源的隔离变压器的压降补偿值；
求和计算单元，用于将所述输出电压补偿基准值、所述压降补偿值和电压指令基准值相加得到输出电压指令值，并将所述输出电压指令值输入到岸电电源的高压变频器，使高压变频器根据所述输出电压指令值调整所述高压变频器的输出电压，以实现岸电电源的输出电压对输出电压目标值的响应跟随；
所述PI处理单元，进一步用于将所述输出电压目标值与本周期采集的输出电压反馈值相减，得到第一差值；将本周期采集的输出电压反馈值与上周期采集的输出电压反馈值相减，得到第二差值；将所述第一差值和所述第二差值的差值经过PI调节器处理，得到所述输出电压补偿基准参考值。
6.根据权利要求5所述的输出电压控制装置，其特征在于，所述电压电流计算单元，具体用于获取所述岸电电源的高压出线柜的输出电压和输入电流；将所述高压出线柜的输出电压经锁相环计算，得到所述输出电压的相位角，以及分别对所述高压出线柜的输出电压和输入电流进行Clark变换，得到变换后的输出电压和输入电流；根据所述输出电压的相位角对所述变换后的输出电压进行DQ变换处理，得到电压分量，根据所述电压分量得到输出电压反馈值，以及根据所述输出电压的相位角对所述变换后的输入电流进行DQ变换处理，得到输出有功电流和输出无功电流。
7.根据权利要求6所述的输出电压控制装置，其特征在于，所述幅值修正单元，进一步用于在所述输出无功电流小于第一电流阈值，且所述输出有功电流小于第二电流阈值时，将所述输出电压补偿基准参考值的电压幅值设置为幅值预定值，所述第一电流阈值大于所述第二电流阈值。
8.根据权利要求6所述的输出电压控制装置，其特征在于，所述压降计算单元，进一步用于根据公式计算所述压降补偿值；
所述ucom-tras为所述压降补偿值，所述k为补偿系数，id和iq分别为输出有功电流和输出无功电流，L为隔离变压器的漏抗，ω为输出电压的角频率。
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