CN109066712B - 一种三相四线并联式三电平svg的分相控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三相四线并联式三电平SVG的分相控制方法及系统，实时采集SVG的三相输入电压、三相电感电流、直流正母线电压、直流负母线电压及补偿系统的三相补偿侧电流；根据三相输入电压确定每相输入电压的相位角度；分别根据每相的相位角度及补偿侧电流得到每相的无功电流瞬时值，并根据直流正母线电压和直流负母线电压得到SVG正常运行下所需的每相的电感运行电流的指令值；将每相的无功电流瞬时值和电感运行电流的指令值二者相加得到三相电感电流指令值，并根据三相电感电流指令值及三相电感电流采集值，调整SVG的自换相桥式电路的驱动信号以使三相电感电流采集值跟踪三相电感电流指令值。本申请适用于三相负荷不平衡的负载。

Description

一种三相四线并联式三电平SVG的分相控制方法及系统

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种三相四线并联式三电平SVG的分相控制方法及系统。

背景技术

随着电力电子和半导体技术的发展，电网中出现了越来越多的电力电子设备，比如SVG(Static Var Generator，静止无功发生器)，SVG作为一种无功补偿装置，能够补偿系统的无功功率，提高系统的功率因素。目前，SVG分为两电平SVG和三电平SVG，由于三电平SVG较两电平SVG而言，三电平SVG体积小、重量轻、谐波小、功率密度高，所以三电平SVG逐渐得到广泛应用；往往，三电平SVG会在输入端接入LCL滤波电路，一方面能够抗电网谐波的干扰，另一方面能够减弱控制产生的谐波对电网的影响，提高了设备的可靠性。现有技术中，三相四线并联式三电平SVG很常用，请参照图1，图1为现有技术中的一种基于三相四线并联式三电平SVG的补偿系统，其采用的控制方法是基于瞬时无功理论，通过三相坐标变换来提取补偿侧(即负载侧)的无功量，该控制方法三相共同控制，较适用于三相负荷平衡的负载，能够实现均衡控制，但是，对于三相负荷不平衡的负载，各相之间相互影响，导致控制效果较差。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域的技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种三相四线并联式三电平SVG的分相控制方法及系统，能够实现每相分别控制，使得各相之间相互独立、不耦合，较适用于三相负荷不平衡的负载，且算法易于实现，从而提高了控制效果。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种三相四线并联式三电平SVG的分相控制方法，包括：

实时采集静止无功发生器SVG的三相输入电压、三相电感电流、直流正母线电压、直流负母线电压及所述SVG的补偿系统的三相补偿侧电流；

根据所述三相输入电压确定ABC每相输入电压的相位角度；

分别根据ABC每相的相位角度及每相的补偿侧电流得到ABC每相的无功电流瞬时值，并根据所述直流正母线电压和所述直流负母线电压，得到所述SVG正常运行下所需的ABC每相的电感运行电流的指令值；

将计算出来的ABC每相的无功电流瞬时值和电感运行电流的指令值二者相加，得到最终的三相电感电流指令值，并根据所述三相电感电流指令值及作为反馈的三相电感电流采集值，调整所述SVG的自换相桥式电路的驱动信号，以使所述三相电感电流采集值跟踪所述三相电感电流指令值。

优选地，所述分别根据ABC每相的相位角度及每相的补偿侧电流得到ABC每相的无功电流瞬时值的过程具体为：

根据ABC三相补偿侧电流得到其在αβ两相静止坐标系下的三个α轴分量iα_A、iα_B、iα_C，及三个β轴分量iβ_A、iβ_B、iβ_C；其中，ABC三相补偿侧电流的瞬时值一一对应作为iα_A、iα_B、iα_C，各相补偿侧电流在延时90°的相位角后的瞬时值一一对应作为iβ_A、iβ_B、iβ_C；

分别利用ABC每相对应的相位角度、α轴分量及β轴分量进行Park变换，得到dq两相旋转坐标系下的三个q轴分量iq_A、iq_B、iq_C；

将所述dq两相旋转坐标系的d轴分量置0，分别利用ABC每相对应的相位角度、q轴分量及d轴分量进行Park反变换，得到αβ两相坐标系下三个α轴分量iA_α、iB_α、iC_α；其中，iA_α、iB_α、iC_α一一对应为补偿侧ABC每相的无功电流瞬时值。

优选地，在分别利用ABC每相对应的相位角度、q轴分量及d轴分量进行Park反变换之前，该分相控制方法还包括：

根据预设无功损失算法计算出所述SVG的LCL滤波电容，在无功补偿时的三相无功损失量；

将ABC每相对应的q轴分量及无功损失量二者相加，得到三个原q轴分量iq_A′、iq_B′、iq_C′；

则所述分别利用ABC每相对应的相位角度、q轴分量及d轴分量进行Park反变换的过程具体为：

分别利用ABC每相对应的相位角度、原q轴分量及d轴分量进行Park反变换。

优选地，在得到dq两相旋转坐标系下的三个q轴分量iq_A、iq_B、iq_C之后，在将ABC每相对应的q轴分量及无功损失量二者相加之前，该分相控制方法还包括：

对ABC每相对应的q轴分量进行滤波处理，以将ABC每相对应的滤波后的q轴分量及无功损失量二者相加。

优选地，所述根据所述直流正母线电压和所述直流负母线电压，得到所述SVG正常运行下所需的ABC每相的电感运行电流的指令值的过程具体为：

将所述直流正母线电压和所述直流负母线电压的绝对值相加计算出直流母线电压，并将二者的绝对值作差计算出正负直流母线偏差电压；

将预设给定直流母线电压与所述直流母线电压作差，并将二者差值经比例积分PI计算，得到所述SVG正常运行下所需的有功电流分量id；

将给定值0与所述正负直流母线偏差电压作差，并将二者差值经PI计算，得到维持直流母线正负平衡所需的零序电流分量i0；

将所述SVG正常运行下所需的无功电流分量iq置0，并按照ABC三相合成锁相得到的相位角度，对id、iq、i0先进行Park反变换再进行Clark反变换，得到所述SVG正常运行下所需的ABC每相的电感运行电流的指令值。

优选地，所述根据所述三相电感电流指令值及作为反馈的三相电感电流采集值，调整所述SVG的自换相桥式电路的驱动信号，以使所述三相电感电流采集值跟踪所述三相电感电流指令值的过程具体为：

将所述三相电感电流指令值与作为反馈的三相电感电流采集值实时作差，并将二者差值经比例控制器计算，且将计算结果与采集的三相输入电压的瞬时值相加，得到调制所述SVG的自换相桥式电路的驱动信号的调制波；

根据正弦脉宽调制SPWM原理对所述驱动信号进行调制，以使所述三相电感电流采集值跟踪所述三相电感电流指令值。

优选地，该分相控制方法还包括：

在进行Park变换或Clark反变换或Park反变换时，加入一个预设相位补偿角。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种三相四线并联式三电平SVG的分相控制系统，包括：

实时采集模块，用于实时采集SVG的三相输入电压、三相电感电流、直流正母线电压、直流负母线电压及所述SVG的补偿系统的三相补偿侧电流；

相位角度获取模块，用于根据所述三相输入电压确定ABC每相输入电压的相位角度；

无功电流获取模块，用于分别根据ABC每相的相位角度及每相的补偿侧电流，得到ABC每相的无功电流瞬时值；

运行电流获取模块，用于根据所述直流正母线电压和所述直流负母线电压，得到所述SVG正常运行下所需的ABC每相的电感运行电流的指令值；

电流控制模块，用于将计算出来的ABC每相的无功电流瞬时值和电感运行电流的指令值二者相加，得到最终的三相电感电流指令值，并根据所述三相电感电流指令值及作为反馈的三相电感电流采集值，调整所述SVG的自换相桥式电路的驱动信号，以使所述三相电感电流采集值跟踪所述三相电感电流指令值。

优选地，所述无功电流获取模块包括：

坐标变换单元，用于根据ABC三相补偿侧电流得到其在αβ两相静止坐标系下的三个α轴分量iα_A、iα_B、iα_C，及三个β轴分量iβ_A、iβ_B、iβ_C；其中，ABC三相补偿侧电流的瞬时值一一对应作为iα_A、iα_B、iα_C，各相补偿侧电流在延时90°的相位角后的瞬时值一一对应作为iβ_A、iβ_B、iβ_C；

Park变换单元，用于分别利用ABC每相对应的相位角度、α轴分量及β轴分量进行Park变换，得到dq两相旋转坐标系下的三个q轴分量iq_A、iq_B、iq_C；

Park反变换单元，用于将所述dq两相旋转坐标系的d轴分量置0，分别利用ABC每相对应的相位角度、q轴分量及d轴分量进行Park反变换，得到αβ两相坐标系下三个α轴分量iA_α、iB_α、iC_α；其中，iA_α、iB_α、iC_α一一对应为补偿侧ABC每相的无功电流瞬时值。

优选地，所述Park变换单元还用于根据预设无功损失算法计算出所述SVG的LCL滤波电容，在无功补偿时的三相无功损失量；将ABC每相对应的q轴分量及无功损失量二者相加，得到三个原q轴分量iq_A'、iq_B'、iq_C'；

则所述分别利用ABC每相对应的相位角度、q轴分量及d轴分量进行Park反变换的过程具体为：

分别利用ABC每相对应的相位角度、原q轴分量及d轴分量进行Park反变换。

本发明提供了一种三相四线并联式三电平SVG的分相控制方法，包括：实时采集SVG的三相输入电压、三相电感电流、直流正母线电压、直流负母线电压及SVG的补偿系统的三相补偿侧电流；根据三相输入电压确定ABC每相输入电压的相位角度；分别根据ABC每相的相位角度及每相的补偿侧电流得到ABC每相的无功电流瞬时值，并根据直流正母线电压和直流负母线电压，得到SVG正常运行下所需的ABC每相的电感运行电流的指令值；将计算出来的ABC每相的无功电流瞬时值和电感运行电流的指令值二者相加，得到最终的三相电感电流指令值，并根据三相电感电流指令值及作为反馈的三相电感电流采集值，调整SVG的自换相桥式电路的驱动信号，以使三相电感电流采集值跟踪三相电感电流指令值。

可见，本申请能够实现每相分别控制，使得各相之间相互独立、不耦合，较适用于三相负荷不平衡的负载，且算法易于实现，从而提高了控制效果。

本发明还提供了一种三相四线并联式三电平SVG的分相控制系统，与上述分相控制方法具有相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的一种基于三相四线并联式三电平SVG的补偿系统；

图2为本发明提供的一种三相四线并联式三电平SVG的分相控制方法的流程图；

图3为本发明提供的一种基于三相四线并联式三电平SVG的补偿采集系统；

图4为本发明提供的一种三相四线并联式三电平SVG的分相控制方案的示意图；

图5为本发明提供的一种三相四线并联式三电平SVG在补偿A相纯容性无功时的等效电路图；

图6为本发明提供的一种三相四线并联式三电平SVG在补偿A相纯感性无功时的等效电路图；

图7为本发明提供的一种三相四线并联式三电平SVG的分相控制系统的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种三相四线并联式三电平SVG的分相控制方法及系统，能够实现每相分别控制，使得各相之间相互独立、不耦合，较适用于三相负荷不平衡的负载，且算法易于实现，从而提高了控制效果。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图2，图2为本发明提供的一种三相四线并联式三电平SVG的分相控制方法的流程图。

该分相控制方法包括：

步骤S1：实时采集静止无功发生器SVG的三相输入电压、三相电感电流、直流正母线电压、直流负母线电压及SVG的补偿系统的三相补偿侧电流；

需要说明的是，本申请中的预设是提前设置好的，只需要设置一次，除非根据实际情况需要修改，否则不需要重新设置。

具体地，请参照图3，图3为本发明提供的一种基于三相四线并联式三电平SVG的补偿采集系统。为了便于SVG的分相控制，首先需要实时采集与SVG无功补偿相关的各参数：SVG的三相输入电压(图3中可以看出，SVG的三相输入电压为并网点市电电压U_a、U_b、U_c，由于U_a、U_b、U_c约等于交流星型电容C1的三相电压，所以本申请也可以实时采集交流星型电容C1的三相电压，以实现实时采集SVG的三相输入电压)、三相电感电流(这里实时采集的是流经第一三相电感L1的电流，由于流入交流星型电容C1的电流很少，可以忽略，所以流经第二三相电感L2的电流可以看作等于流经第一三相电感L1的电流，说明第一三相电感L1的电流值决定补偿电流)、直流正母线电压(这里采集的是作为储能元件的第一直流电容C2的电压)、直流负母线电压(这里采集的是作为储能元件的第二直流电容C3的电压，正常情况下，直流正母线电压绝对值＝直流负母线电压绝对值，二者为恒定值)，及SVG的补偿系统的三相补偿侧电流，(这里实时采集的是流入负载R的电流)。

综上，采集量一共11个：负载侧3个负载电流，交流星型电容C1上3个市电电压，第一三相电感L1(受控电感，由SVG的自换相桥式电路的开关状态控制)上3个电感电流、直流母线电容上2个电压。

步骤S2：根据三相输入电压确定ABC每相输入电压的相位角度；

具体地，根据采集的SVG的三相输入电压，利用PLL(Phase Locked Loop，锁相环)的三相数字锁相技术，得到A相输入电压的相位角度θ，则B相输入电压、C相输入电压的相位角度依次滞后120°。

步骤S3：分别根据ABC每相的相位角度及每相的补偿侧电流得到ABC每相的无功电流瞬时值，并根据直流正母线电压和直流负母线电压，得到SVG正常运行下所需的ABC每相的电感运行电流的指令值；

具体地，一方面，SVG进行无功补偿的前提是：SVG能够正常运行，所以本申请首先根据采集的直流正母线电压和直流负母线电压，得到SVG正常运行下所需的ABC每相的电感运行电流的指令值，即当流经第一三相电感L1的三相电流值对应达到计算的ABC每相的电感运行电流的指令值时，SVG便能够正常运行。另一方面，SVG进行无功补偿的无功电流的求取过程为：分别根据ABC每相的相位角度及实时采集的ABC每相的补偿侧电流，得到ABC每相的无功电流瞬时值，即系统的实时补偿电流，由流经第一三相电感L1的三相电流提供。

步骤S4：将计算出来的ABC每相的无功电流瞬时值和电感运行电流的指令值二者相加，得到最终的三相电感电流指令值，并根据三相电感电流指令值及作为反馈的三相电感电流采集值，调整SVG的自换相桥式电路的驱动信号，以使三相电感电流采集值跟踪三相电感电流指令值。

具体地，已知SVG正常运行下所需的ABC每相的电感运行电流的指令值，及SVG进行无功补偿的ABC每相的无功电流瞬时值，将二者相加便可以得到最终的ABC每相的电感电流指令值，即当流经第一三相电感L1的三相电流值等于计算的三相电感电流指令值时，SVG能够正常运行且能够满足系统所需补偿的无功功率。

基于此，本申请采用闭环控制，闭环控制原理为：实时采集的ABC每相的电感电流作为反馈值，以对应求取ABC每相的电感电流指令值(相当于给定量)与ABC每相的电感电流采集值之间的误差，通过调整SVG的自换相桥式电路的驱动信号，以减小误差，从而使ABC每相的电感电流采集值相应跟踪ABC每相的电感电流指令值。可见，本申请能够实现每相分别控制，使得各相之间相互独立、不耦合。

本发明提供了一种三相四线并联式三电平SVG的分相控制方法，包括：实时采集SVG的三相输入电压、三相电感电流、直流正母线电压、直流负母线电压及SVG的补偿系统的三相补偿侧电流；根据三相输入电压确定ABC每相输入电压的相位角度；分别根据ABC每相的相位角度及每相的补偿侧电流得到ABC每相的无功电流瞬时值，并根据直流正母线电压和直流负母线电压，得到SVG正常运行下所需的ABC每相的电感运行电流的指令值；将计算出来的ABC每相的无功电流瞬时值和电感运行电流的指令值二者相加，得到最终的三相电感电流指令值，并根据三相电感电流指令值及作为反馈的三相电感电流采集值，调整SVG的自换相桥式电路的驱动信号，以使三相电感电流采集值跟踪三相电感电流指令值。

可见，本申请能够实现每相分别控制，使得各相之间相互独立、不耦合，较适用于三相负荷不平衡的负载，且算法易于实现，从而提高了控制效果。

请参照图4，图4为本发明提供的一种三相四线并联式三电平SVG的分相控制方案的示意图。本申请的分相控制方法在上述实施例的基础上：

作为一种优选地实施例，分别根据ABC每相的相位角度及每相的补偿侧电流得到ABC每相的无功电流瞬时值的过程具体为：

根据ABC三相补偿侧电流得到其在αβ两相静止坐标系下的三个α轴分量iα_A、iα_B、iα_C，及三个β轴分量iβ_A、iβ_B、iβ_C；其中，ABC三相补偿侧电流的瞬时值一一对应作为iα_A、iα_B、iα_C，各相补偿侧电流在延时90°的相位角后的瞬时值一一对应作为iβ_A、iβ_B、iβ_C；

分别利用ABC每相对应的相位角度、α轴分量及β轴分量进行Park变换，得到dq两相旋转坐标系下的三个q轴分量iq_A、iq_B、iq_C；

将dq两相旋转坐标系的d轴分量置0，分别利用ABC每相对应的相位角度、q轴分量及d轴分量进行Park反变换，得到αβ两相坐标系下三个α轴分量iA_α、iB_α、iC_α；其中，iA_α、iB_α、iC_α一一对应为补偿侧ABC每相的无功电流瞬时值。

具体地，为了提取每一相的无功电流，本申请将每一相单独看作是一个整体，详细地提取过程为：

1)将ABC三相补偿侧电流的瞬时值(iload_A、iload_B、iload_C)一一对应作为在αβ两相静止坐标系下的三个α轴分量iα_A、iα_B、iα_C，并将各相补偿侧电流延时90°的相位角，其延时90°相位角后的瞬时值一一对应作为在αβ两相静止坐标系下的三个β轴分量iβ_A、iβ_B、iβ_C；可见，每一相单独构造成一个独立于其它相的整体，α轴分量是真实分量，β轴分量是构造分量；

2)分别利用ABC每相对应的相位角度、α轴分量(iα_A、iα_B、iα_C)及β轴分量(iβ_A、iβ_B、iβ_C)进行Park变换，也就是进行三个Park变换：将iα_A、iβ_A及A相对应的相位角度代入预设αβ-dq坐标变换公式，得到dq两相旋转坐标系下的q轴分量iq_A；同理可以得到BC两相对应的q轴分量iq_B、iq_C；

3)考虑到d轴分量为有功分量，q轴分量为无功分量，所以本申请将dq两相旋转坐标系的d轴分量置0，分别利用ABC每相对应的相位角度、q轴分量(iq_A、iq_B、iq_C)及d轴分量(0)进行Park反变换，也就是进行三个Park反变换：将iq_A、0及A相对应的相位角度代入预设dq-αβ坐标变换公式，得到αβ两相静止坐标系下α轴分量iA_α；同理可以得到BC两相对应的α轴分量iB_α、iC_α；由于在初始单独构造每一相时，α轴分量是真实分量，β轴分量是构造分量，所以Park反变换得到的iA_α、iB_α、iC_α一一对应的是补偿侧ABC每相的无功电流瞬时值。

作为一种优选地实施例，在分别利用ABC每相对应的相位角度、q轴分量及d轴分量进行Park反变换之前，该分相控制方法还包括：

根据预设无功损失算法计算出SVG的LCL滤波电容，在无功补偿时的三相无功损失量；

将ABC每相对应的q轴分量及无功损失量二者相加，得到三个原q轴分量iq_A′、iq_B′、iq_C′；

则分别利用ABC每相对应的相位角度、q轴分量及d轴分量进行Park反变换的过程具体为：

分别利用ABC每相对应的相位角度、原q轴分量及d轴分量进行Park反变换。

进一步地，考虑到SVG在无功补偿时，LCL滤波电路中的滤波电容上会损失一部分无功补偿量，导致最终的补偿不准确，所以本申请在Park反变换之前，根据所设无功损失算法计算出滤波电容在无功补偿时的三相无功损失量Δic_A、Δic_B及Δic_C；然后将ABC每相对应的q轴分量(iq_A、iq_B、iq_C)及Δic_A、Δic_B及Δic_C对应相加，得到三个原q轴分量iq_A'、iq_B'、iq_C'，从而使SVG补偿更准确。

作为一种优选地实施例，在得到dq两相旋转坐标系下的三个q轴分量iq_A、iq_B、iq_C之后，在将ABC每相对应的q轴分量及无功损失量二者相加之前，该分相控制方法还包括：

对ABC每相对应的q轴分量进行滤波处理，以将ABC每相对应的滤波后的q轴分量及无功损失量二者相加。

进一步地，考虑到电路中存在干扰信号，会影响得到的q轴分量的直流量，进而影响补偿效果，所以本申请在q轴分量及无功损失量二者相加之前，先对ABC每相对应的q轴分量进行滤波处理，这里可以采用截止频率为10Hz的LPF(Low Pass Filter，低通滤波器)完成滤波处理，从而滤除了干扰信号，补偿效果较好。

作为一种优选地实施例，根据直流正母线电压和直流负母线电压，得到SVG正常运行下所需的ABC每相的电感运行电流的指令值的过程具体为：

将直流正母线电压和直流负母线电压的绝对值相加计算出直流母线电压，并将二者的绝对值作差计算出正负直流母线偏差电压；

将预设给定直流母线电压与直流母线电压作差，并将二者差值经比例积分PI计算，得到SVG正常运行下所需的有功电流分量id；

将给定值0与正负直流母线偏差电压作差，并将二者差值经PI计算，得到维持直流母线正负平衡所需的零序电流分量i0；

将SVG正常运行下所需的无功电流分量iq置0，并按照ABC三相合成锁相得到的相位角度，对id、iq、i0先进行Park反变换再进行Clark反变换，得到SVG正常运行下所需的ABC每相的电感运行电流的指令值。

具体地，已知在SVG正常情况下，直流正母线电压绝对值＝直流负母线电压绝对值，且二者为恒定值，也就是说，二者的绝对值差值应为0，所以为了保证SVG正常运行，本申请采用两个闭环控制，一个控制二者的绝对值之和(直流母线电压)恒定，另一个控制二者的绝对值之差(正负直流母线偏差电压)恒定，其闭环控制原理为：

1)设置给定量：直流母线电压设为理想状态下的直流母线电压

，正负直流母线偏差电压设为0；

2)求取实际量：将采集的直流正母线电压和直流负母线电压的绝对值相加计算出直流母线电压U_dc，并将二者的绝对值作差计算出正负直流母线偏差电压ΔU_dc；

3)偏差控制：将给定直流母线电压

与计算的直流母线电压U_dc作差，并将二者差值经PI(proportion-integral，比例积分)计算，得到SVG正常运行下所需的有功电流分量id；将给定值0与计算的正负直流母线偏差电压ΔU_dc作差，同样将二者差值经PI计算，得到维持直流母线正负平衡所需的零序电流分量i0。

基于此，求取SVG正常运行下所需的ABC每相的电感运行电流的指令值：由于开启SVG使其正常运行需要的是有功电流，所以本申请将SVG正常运行下所需的无功电流分量iq置0，并按照ABC三相合成锁相得到的相位角度(等于A相的相位角度)，对id、iq、i0先进行Park反变换再进行Clark反变换，从而得到SVG正常运行下所需的ABC每相的电感运行电流的指令值ia、ib、ic。

作为一种优选地实施例，根据三相电感电流指令值及作为反馈的三相电感电流采集值，调整SVG的自换相桥式电路的驱动信号，以使三相电感电流采集值跟踪三相电感电流指令值的过程具体为：

将三相电感电流指令值与作为反馈的三相电感电流采集值实时作差，并将二者差值经比例控制器计算，且将计算结果与采集的三相输入电压的瞬时值相加，得到调制SVG的自换相桥式电路的驱动信号的调制波；

根据正弦脉宽调制SPWM原理对驱动信号进行调制，以使三相电感电流采集值跟踪三相电感电流指令值。

具体地，SVG的三相电感电流的闭环控制原理具体为：

1)将三相电感电流指令值(将iA_α、iB_α、iC_α和ia、ib、ic对应相加)与作为反馈的三相电感电流采集值(il_A、il_B、il_C)实时作差，并将二者差值经比例P控制器计算；

2)考虑到三相四线并联式三电平SVG的电路属于并网型电路拓扑，不加前馈机器无法开机(原因是并网型设备，其物理实质是一个受电网电压控制的电流源，即对于三相四线并联式三电平SVG，其本质是利用电网电压控制装置内的电感电流，以达到发出无功的目的)，所以本申请将P控制器的计算结果与实时采集的三相输入电压相加，从而得到调制SVG的自换相桥式电路的驱动信号的调制波；

3)根据SPWM(Sinusoidal Pulse Width Modulation，正弦脉宽调制)原理对驱动信号进行调制，以使三相电感电流采集值跟踪三相电感电流指令值，稳定SVG的无功补偿。

作为一种优选地实施例，该分相控制方法还包括：

在进行Park变换或Clark反变换或Park反变换时，加入一个预设相位补偿角。

进一步地，考虑到数字锁相存在延时，同时补偿侧电流采集、数字信号处理均有延时，导致最终的补偿不准确，所以本申请在进行Park变换、Clark反变换、Park反变换时，均加入一个提前设置的相位补偿角Δθ，以抵消延时对于无功补偿造成的影响，从而提高了SVG补偿的准确性。

此外，请参照图5，图5为本发明提供的一种三相四线并联式三电平SVG在补偿A相纯容性无功时的等效电路图；

若定义补偿侧A相纯容性无功电流如图5中所示，根据SVG的补偿原则，要使得网侧无功电流ia＝0，那么流过SVG的第二电感l2的电流iga大小一定等于补偿侧无功电流iload_A，iga电流方向为流入节点；

SVG实际控制的是流过第一电感l1的电流，假设其无功成分为ila，其方向一定也和iga是一致的，由于LCL的电容支路存在，ila的大小并不等于iga；

流过LCL电容c1的电流可以看作由两部分组成，一部分是强制电压源Ua造成的ic1，另一部分是由受控电流源导致的ic0，电流方向标注如图5所示；

要使得iga的大小等于iload_A，那么ila＝iload_A+ic0+ic1，将ic0+ic1看作无功损失量Δic_A，那么实际SVG需要发出的无功电流，应该为补偿侧的无功电流加上无功损失量Δic_A。

请参照图6，图6为本发明提供的一种三相四线并联式三电平SVG在补偿A相纯感性无功时的等效电路图。

依然按照图5所示的电容电流方向做为基准方向，那么电感电流实际是电容电流的负方向；

同理可知，此时ila＝iload_A+ic0-ic1，将ic0-ic1看作无功损失量Δic_A，那么实际SVG需要发出的无功电流，应该为补偿侧的无功电流加上此时的无功损失量Δic_A。

请参照图7，图7为本发明提供的一种三相四线并联式三电平SVG的分相控制系统的结构示意图。

该分相控制系统包括：

实时采集模块1，用于实时采集SVG的三相输入电压、三相电感电流、直流正母线电压、直流负母线电压及SVG的补偿系统的三相补偿侧电流；

相位角度获取模块2，用于根据三相输入电压确定ABC每相输入电压的相位角度；

无功电流获取模块3，用于分别根据ABC每相的相位角度及每相的补偿侧电流，得到ABC每相的无功电流瞬时值；

运行电流获取模块4，用于根据直流正母线电压和直流负母线电压，得到SVG正常运行下所需的ABC每相的电感运行电流的指令值；

电流控制模块5，用于将计算出来的ABC每相的无功电流瞬时值和电感运行电流的指令值二者相加，得到最终的三相电感电流指令值，并根据三相电感电流指令值及作为反馈的三相电感电流采集值，调整SVG的自换相桥式电路的驱动信号，以使三相电感电流采集值跟踪三相电感电流指令值。

作为一种优选地实施例，无功电流获取模块3包括：

坐标变换单元，用于根据ABC三相补偿侧电流得到其在αβ两相静止坐标系下的三个α轴分量iα_A、iα_B、iα_C，及三个β轴分量iβ_A、iβ_B、iβ_C；其中，ABC三相补偿侧电流的瞬时值一一对应作为iα_A、iα_B、iα_C，各相补偿侧电流在延时90°的相位角后的瞬时值一一对应作为iβ_A、iβ_B、iβ_C；

Park变换单元，用于分别利用ABC每相对应的相位角度、α轴分量及β轴分量进行Park变换，得到dq两相旋转坐标系下的三个q轴分量iq_A、iq_B、iq_C；

Park反变换单元，用于将dq两相旋转坐标系的d轴分量置0，分别利用ABC每相对应的相位角度、q轴分量及d轴分量进行Park反变换，得到αβ两相坐标系下三个α轴分量iA_α、iB_α、iC_α；其中，iA_α、iB_α、iC_α一一对应为补偿侧ABC每相的无功电流瞬时值。

作为一种优选地实施例，Park变换单元还用于根据预设无功损失算法计算出SVG的LCL滤波电容，在无功补偿时的三相无功损失量；将ABC每相对应的q轴分量及无功损失量二者相加，得到三个原q轴分量iq_A'、iq_B'、iq_C'；

则分别利用ABC每相对应的相位角度、q轴分量及d轴分量进行Park反变换的过程具体为：

分别利用ABC每相对应的相位角度、原q轴分量及d轴分量进行Park反变换。

本申请提供的分相控制系统的介绍请参考上述分相控制方法实施例，本申请在此不再赘述。

还需要说明的是，在本说明书中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种三相四线并联式三电平SVG的分相控制方法，其特征在于，包括：

实时采集静止无功发生器SVG的三相输入电压、三相电感电流、直流正母线电压、直流负母线电压及所述SVG的补偿系统的三相补偿侧电流；

根据所述三相输入电压确定ABC每相输入电压的相位角度；

分别根据ABC每相的相位角度及每相的补偿侧电流得到ABC每相的无功电流瞬时值，并根据所述直流正母线电压和所述直流负母线电压，得到所述SVG正常运行下所需的ABC每相的电感运行电流的指令值；

将计算出来的ABC每相的无功电流瞬时值和电感运行电流的指令值二者相加，得到最终的三相电感电流指令值，并根据所述三相电感电流指令值及作为反馈的三相电感电流采集值，调整所述SVG的自换相桥式电路的驱动信号，以使所述三相电感电流采集值跟踪所述三相电感电流指令值。

2.如权利要求1所述的三相四线并联式三电平SVG的分相控制方法，其特征在于，所述分别根据ABC每相的相位角度及每相的补偿侧电流得到ABC每相的无功电流瞬时值的过程具体为：

根据ABC三相补偿侧电流得到其在αβ两相静止坐标系下的三个α轴分量iα_A、iα_B、iα_C，及三个β轴分量iβ_A、iβ_B、iβ_C；其中，ABC三相补偿侧电流的瞬时值一一对应作为iα_A、iα_B、iα_C，各相补偿侧电流在延时90°的相位角后的瞬时值一一对应作为iβ_A、iβ_B、iβ_C；

分别利用ABC每相对应的相位角度、α轴分量及β轴分量进行Park变换，得到dq两相旋转坐标系下的三个q轴分量iq_A、iq_B、iq_C；

将所述dq两相旋转坐标系的d轴分量置0，分别利用ABC每相对应的相位角度、q轴分量及d轴分量进行Park反变换，得到αβ两相坐标系下三个α轴分量iA_α、iB_α、iC_α；其中，iA_α、iB_α、iC_α一一对应为补偿侧ABC每相的无功电流瞬时值。

3.如权利要求2所述的三相四线并联式三电平SVG的分相控制方法，其特征在于，在分别利用ABC每相对应的相位角度、q轴分量及d轴分量进行Park反变换之前，该分相控制方法还包括：

根据预设无功损失算法计算出所述SVG的LCL滤波电容，在无功补偿时的三相无功损失量；

将ABC每相对应的q轴分量及无功损失量二者相加，得到三个原q轴分量iq_A′、iq_B′、iq_C′；

则所述分别利用ABC每相对应的相位角度、q轴分量及d轴分量进行Park反变换的过程具体为：

分别利用ABC每相对应的相位角度、原q轴分量及d轴分量进行Park反变换。

4.如权利要求3所述的三相四线并联式三电平SVG的分相控制方法，其特征在于，在得到dq两相旋转坐标系下的三个q轴分量iq_A、iq_B、iq_C之后，在将ABC每相对应的q轴分量及无功损失量二者相加之前，该分相控制方法还包括：

对ABC每相对应的q轴分量进行滤波处理，以将ABC每相对应的滤波后的q轴分量及无功损失量二者相加。

5.如权利要求3所述的三相四线并联式三电平SVG的分相控制方法，其特征在于，所述根据所述直流正母线电压和所述直流负母线电压，得到所述SVG正常运行下所需的ABC每相的电感运行电流的指令值的过程具体为：

将所述直流正母线电压和所述直流负母线电压的绝对值相加计算出直流母线电压，并将二者的绝对值作差计算出正负直流母线偏差电压；

将预设给定直流母线电压与所述直流母线电压作差，并将二者差值经比例积分PI计算，得到所述SVG正常运行下所需的有功电流分量id；

将给定值0与所述正负直流母线偏差电压作差，并将二者差值经PI计算，得到维持直流母线正负平衡所需的零序电流分量i0；

将所述SVG正常运行下所需的无功电流分量iq置0，并按照ABC三相合成锁相得到的相位角度，对id、iq、i0先进行Park反变换再进行Clark反变换，得到所述SVG正常运行下所需的ABC每相的电感运行电流的指令值。

6.如权利要求5所述的三相四线并联式三电平SVG的分相控制方法，其特征在于，所述根据所述三相电感电流指令值及作为反馈的三相电感电流采集值，调整所述SVG的自换相桥式电路的驱动信号，以使所述三相电感电流采集值跟踪所述三相电感电流指令值的过程具体为：

将所述三相电感电流指令值与作为反馈的三相电感电流采集值实时作差，并将二者差值经比例控制器计算，且将计算结果与采集的三相输入电压的瞬时值相加，得到调制所述SVG的自换相桥式电路的驱动信号的调制波；

根据正弦脉宽调制SPWM原理对所述驱动信号进行调制，以使所述三相电感电流采集值跟踪所述三相电感电流指令值。

7.如权利要求5-6任一项所述的三相四线并联式三电平SVG的分相控制方法，其特征在于，该分相控制方法还包括：

在进行Park变换或Clark反变换或Park反变换时，加入一个预设相位补偿角。

8.一种三相四线并联式三电平SVG的分相控制系统，其特征在于，包括：

实时采集模块，用于实时采集SVG的三相输入电压、三相电感电流、直流正母线电压、直流负母线电压及所述SVG的补偿系统的三相补偿侧电流；

相位角度获取模块，用于根据所述三相输入电压确定ABC每相输入电压的相位角度；

无功电流获取模块，用于分别根据ABC每相的相位角度及每相的补偿侧电流，得到ABC每相的无功电流瞬时值；

运行电流获取模块，用于根据所述直流正母线电压和所述直流负母线电压，得到所述SVG正常运行下所需的ABC每相的电感运行电流的指令值；

电流控制模块，用于将计算出来的ABC每相的无功电流瞬时值和电感运行电流的指令值二者相加，得到最终的三相电感电流指令值，并根据所述三相电感电流指令值及作为反馈的三相电感电流采集值，调整所述SVG的自换相桥式电路的驱动信号，以使所述三相电感电流采集值跟踪所述三相电感电流指令值。

9.如权利要求8所述的三相四线并联式三电平SVG的分相控制系统，其特征在于，所述无功电流获取模块包括：

坐标变换单元，用于根据ABC三相补偿侧电流得到其在αβ两相静止坐标系下的三个α轴分量iα_A、iα_B、iα_C，及三个β轴分量iβ_A、iβ_B、iβ_C；其中，ABC三相补偿侧电流的瞬时值一一对应作为iα_A、iα_B、iα_C，各相补偿侧电流在延时90°的相位角后的瞬时值一一对应作为iβ_A、iβ_B、iβ_C；

Park变换单元，用于分别利用ABC每相对应的相位角度、α轴分量及β轴分量进行Park变换，得到dq两相旋转坐标系下的三个q轴分量iq_A、iq_B、iq_C；

Park反变换单元，用于将所述dq两相旋转坐标系的d轴分量置0，分别利用ABC每相对应的相位角度、q轴分量及d轴分量进行Park反变换，得到αβ两相坐标系下三个α轴分量iA_α、iB_α、iC_α；其中，iA_α、iB_α、iC_α一一对应为补偿侧ABC每相的无功电流瞬时值。

10.如权利要求9所述的三相四线并联式三电平SVG的分相控制系统，其特征在于，所述Park变换单元还用于根据预设无功损失算法计算出所述SVG的LCL滤波电容，在无功补偿时的三相无功损失量；将ABC每相对应的q轴分量及无功损失量二者相加，得到三个原q轴分量iq_A'、iq_B'、iq_C'；

则所述分别利用ABC每相对应的相位角度、q轴分量及d轴分量进行Park反变换的过程具体为：

分别利用ABC每相对应的相位角度、原q轴分量及d轴分量进行Park反变换。

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