CN109802397B - 静止无功发生器的自适应pi双闭环控制方法 - Google Patents
静止无功发生器的自适应pi双闭环控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109802397B CN109802397B CN201910004950.4A CN201910004950A CN109802397B CN 109802397 B CN109802397 B CN 109802397B CN 201910004950 A CN201910004950 A CN 201910004950A CN 109802397 B CN109802397 B CN 109802397B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- voltage
- bus
- adaptive
- calculating
- phase
- 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.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 49
- 230000003068 static effect Effects 0.000 title claims abstract description 39
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 claims abstract description 54
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 claims abstract description 21
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 29
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 7
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 5
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 abstract description 10
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 7
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 6
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- 238000011160 research Methods 0.000 description 4
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000003137 locomotive effect Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 230000036632 reaction speed Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Control Of Electrical Variables (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
一种静止无功发生器的自适应PI双闭环控制方法，包括步骤：采样电网电压，得到电网角度，采集直流母线的上下母线电压；计算总母线电压；计算有功轴稳压直流分量；计算三相稳压所需的交流有功电流成份；计算直流分量；计算得到电流环的总指令；经过自适应PI调节器进行控制得到三相调制波；调制得到驱动脉冲；驱动逆变器得到无功电流输出。通过自适应PI调节器在双闭环控制系统的使用，解决系统运行条件发生变化时，传统调节器较慢的响应速度和跟随性不强的缺陷；根据运行条件的变化，实现自动调整PI参数，从而调节整个控制系统运行在最佳工作状态，进而自适应PI双闭环控制方法可以有效的适应多工况变化的应用现场，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本申请涉及电力电子控制领域，特别是涉及静止无功发生器的自适应PI双闭环控制方法。
背景技术
无功补偿领域有非常大的市场空间，以前居多是工业现场的无功补偿需求，工业现场因为有功率因数的考量问题，所以无功的补偿成为刚需，但是居多是以三相为主，前几十年居多是以电容等无源补偿设备为主导，后面由于有源型静止无功发生器的性能的优势，以及价格的逐步降低，静止无功发生器的应用越来越多，有逐渐与无源平分无功市场的趋势。随着市场的引导，静止无功发生器成为非常热的研究热点。
静止无功发生器(Static Var Generator，SVG)又称高压动态无功补偿发生装置，或静止同步补偿器，是指自由换相的电力半导体桥式变流器来进行动态无功补偿的装置。静止无功发生器是将自换相桥式电路通过电抗器或者直接并联到电网上，调节桥式电路交流侧输出电压的相位和幅值，或者直接控制其交流侧电流，使该电路吸收或者发出满足要求的无功功率，实现动态无功补偿的目的。凡是安装有低压变压器地方及大型用电设备旁边都应该配备无功补偿装置(这是国家电力部门的规定)，特别是那些功率因数较低的工矿、企业、居民区必须安装。大型异步电机、变压器、电焊机、冲床、车床群、空压机、压力机、吊车、冶炼、轧钢、轧铝、大型交换机、电灌设备、电气机车等尤其需要。居民区除白炽灯照明外，空调、冷冻机等也都是无功功率不可忽视的耗用对象。农村用电状况比较恶劣，多数地区供电不足，电压波动很大，功率因数尤其低，加装补偿设备是改善供电状况、提高电能利用率的有效措施。相对于传统的调相机、电容器电抗器、以晶闸管控制电抗器TCR为主要代表的传统SVC等方式，采用电容器进行无功补偿，补偿后的功率因数一般在0.8-0.9左右。而SVG采用的是电源模块进行无功补偿，补偿后的功率因数一般在0.98以上，对于全国用电而言，线路损耗约占据12％，其中主要是无功分量引起的损耗，SVG能够减少线路损耗50％以上；并且传统的无功补偿装置一般采用接触器或可控硅控制，造成使用寿命较短，一般在三年左右，自身损耗大而且要经常进行维护。SVG 使用寿命在十年以上，自身损耗极小且基本上不要维护。因此静止无功发生器得以广泛使用。
随着经济的发展，社会的进步，配电网的无功问题逐渐突显，考虑中国的地域之大，配网的无功问题更加严峻。配电网的无功问题有其的特殊性，首先电网的接线是三相四线制，其次配网存在无功问题的同时，伴随着三相不平衡、谐波等问题。对于静止无功发生器又引入新的挑战及新的研究点。
工业现场的静止无功发生器以补偿正序无功功率为主，不存在上下组半母线均压的问题，其的研究与应用已经接近成熟，完全可以有效解决现场的问题。配电网应用的静止无功发生器，存在两方面比较严峻的问题，一方面，上下半母线电压在三相不平衡工况下的均压问题；另一方面，电流环采用传统P (proportional controller，比例调节)调节器或者PI(proportional integral controller，比例调节和积分调节)调节器时在三相平衡工况下存在响应速度和跟随性方面的缺陷。这两方面的问题影响了静止无功发生器在配电网现场的应用。其中，P调节器是比例控制，不能消除余差，但是它的控制速度特别快，不过控制精度不高，适合要求不太严格的系统。PI调节器适应大多数场合，PID (ProportionIntegration Differentiation.比例-积分-微分)调节器适应滞后严重的场合，一般采用PI调节器即可。
发明内容
基于此，有必要提供一种静止无功发生器的自适应PI双闭环控制方法。
一种静止无功发生器的自适应PI双闭环控制方法，其包括以下步骤：
采样电网电压，进行电网角度的锁相运算，得到电网角度；
根据所述电网角度，采集直流母线的上母线电压及下母线电压；
对上母线电压与下母线电压进行求和计算得到直流母线的总母线电压；
将总母线电压与总母线电压设定值做差值计算，经过自适应PI调节器计算得到有功轴稳压直流分量；
计算得到三相稳压所需的交流有功电流成份Iap、Ibp、Icp；
对上母线电压与下母线电压进行差值计算，经过自适应PI调节器计算得到上下母线均压所需的直流分量；
将所述上下母线均压所需的直流分量与交流有功电流成份Iap、Ibp、Icp进行求和计算，并与无功电流指令进行求和计算，得到电流环的总指令；
所述总指令分别与三相电感电流反馈Ia、Ib、Ic进行差值计算，分别经过自适应PI调节器进行控制，得到三相调制波；
对所述三相调制波进行正弦脉宽调制，得到驱动脉冲；
采用所述驱动脉冲驱动逆变器得到无功电流输出。
上述自适应PI双闭环控制方法，通过自适应PI调节器在双闭环控制系统的使用，解决系统运行条件发生变化时，传统调节器较慢的响应速度和跟随性不强的缺陷；根据运行条件的变化，可以实现自动调整PI参数，从而调节整个控制系统运行在最佳工作状态，进而自适应PI双闭环控制方法可以有效的适应多工况变化的应用现场，具有广阔的应用前景。
在其中一个实施例中，所述自适应PI双闭环控制方法应用于三相四线制拓扑结构。
在其中一个实施例中，所述自适应PI双闭环控制方法应用于采用直流母线电容分裂的三相四线制的三桥臂拓扑结构，且所述自适应PI双闭环控制方法的应用工况为：功率器件采用绝缘栅双极型晶体管器件，直流母线采用上下两组电解电容串联组成，并网侧采用LCL滤波电路，静止无功发生器并联接入电网与负载之间，且电网零线直接接入直流母线电容的中间位置。
在其中一个实施例中，根据应用工况环境变量修改自适应PI调节器的调整系数。
在其中一个实施例中，所述调整系数的修改范围为0.5至2.0。
在其中一个实施例中，进行电网角度的锁相运算，包括：利用数字实现的软锁相环进行电网角度的锁相运算。
在其中一个实施例中，计算得到三相稳压所需的交流有功电流成份Iap、Ibp、Icp，包括：无功轴赋值为0，有功轴赋值为所述有功轴稳压直流分量，利用2/3 坐标系变换公式进行运算，得到三相稳压所需的交流有功电流成份Iap、Ibp、Icp。
在其中一个实施例中，对所述三相调制波进行正弦脉宽调制，包括：对所述三相调制波进行限幅，并对限幅后的所述三相调制波进行正弦脉宽调制。
在其中一个实施例中，采集直流母线的上母线电压及下母线电压，包括：采集直流母线的上母线电压及下母线电压并计算得到上母线平均电压及下母线平均电压；
对上母线电压与下母线电压进行求和计算得到直流母线的总母线电压，包括：对上母线平均电压与下母线平均电压进行求和计算得到直流母线的总母线电压；
并且，对上母线电压与下母线电压进行差值计算，包括：对上母线平均电压与下母线平均电压进行差值计算。
在其中一个实施例中，采集直流母线的上母线电压及下母线电压，包括：采集直流母线的上母线电压及下母线电压并分别采用滑动平均滤波器进行滤除交流成份，计算得到上母线平均电压及下母线平均电压。
附图说明
图1为本申请一实施例的静止无功发生器的自适应PI双闭环控制方法主电路拓扑结构示意图。
图2为本申请另一实施例的静止无功发生器的自适应PI双闭环控制方法的控制框图。
图3为本申请另一实施例的流程示意图。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
在本申请一个实施例中，如图1所示，一种静止无功发生器的自适应PI双闭环控制方法，其包括以下步骤：采样电网电压，进行电网角度的锁相运算，得到电网角度；根据所述电网角度，采集直流母线的上母线电压及下母线电压；对上母线电压与下母线电压进行求和计算得到直流母线的总母线电压；将总母线电压与总母线电压设定值做差值计算，经过自适应PI调节器计算得到有功轴稳压直流分量；计算得到三相稳压所需的交流有功电流成份Iap、Ibp、Icp；对上母线电压与下母线电压进行差值计算，经过自适应PI调节器计算得到上下母线均压所需的直流分量；将所述上下母线均压所需的直流分量与交流有功电流成份Iap、Ibp、Icp进行求和计算，并与无功电流指令进行求和计算，得到电流环的总指令；所述总指令分别与三相电感电流反馈Ia、Ib、Ic进行差值计算，分别经过自适应PI调节器进行控制，得到三相调制波；对所述三相调制波进行正弦脉宽调制，得到驱动脉冲；采用所述驱动脉冲驱动逆变器得到无功电流输出。上述自适应PI双闭环控制方法，通过自适应PI调节器在双闭环控制系统的使用，解决系统运行条件发生变化时，传统调节器较慢的响应速度和跟随性不强的缺陷；根据运行条件的变化，可以实现自动调整PI参数，从而调节整个控制系统运行在最佳工作状态，进而自适应PI双闭环控制方法可以有效的适应多工况变化的应用现场，具有广阔的应用前景。
在其中一个实施例中，一种静止无功发生器的自适应PI双闭环控制方法，其包括以下步骤的部分或全部；即，所述自适应PI双闭环控制方法包括以下步骤的部分技术特征或全部技术特征。
在其中一个实施例中，所述自适应PI双闭环控制方法应用于三相四线制拓扑结构。在其中一个实施例中，所述自适应PI双闭环控制方法应用于采用直流母线电容分裂的三相四线制的三桥臂拓扑结构。在其中一个实施例中，所述自适应PI双闭环控制方法的应用工况为：功率器件采用绝缘栅双极型晶体管器件，直流母线采用上下两组电解电容串联组成，并网侧采用LCL滤波电路，静止无功发生器并联接入电网与负载之间，且电网零线直接接入直流母线电容的中间位置。在其中一个实施例中，所述自适应PI双闭环控制方法应用于采用直流母线电容分裂的三相四线制的三桥臂拓扑结构，且所述自适应PI双闭环控制方法的应用工况为：功率器件采用绝缘栅双极型晶体管器件，直流母线采用上下两组电解电容串联组成，并网侧采用LCL滤波电路，静止无功发生器并联接入电网与负载之间，且电网零线直接接入直流母线电容的中间位置。在其中一个实施例中，根据应用工况环境变量修改自适应PI调节器的调整系数。在其中一个实施例中，所述调整系数的修改范围为0.5至2.0。在其中一个实施例中，采用直流母线电容分裂的三相四线制的三桥臂拓扑结构为采用直流母线电容分隔的三相四线制的三桥臂拓扑结构。这样，提出了用于三相四线制拓扑结构的静止无功发生器的自适应PI双闭环控制方法，解决了静止无功发生器控制器在不同工况下存在的响应速度慢和跟随性差的问题，通过自适应PI调节器在双闭环控制系统的使用，解决系统运行条件发生变化时，传统调节器响应速度较慢和跟随性不强的缺点。自适应PI双闭环控制方法即自适应PI控制方法根据运行条件的变化，自动调整PI参数，调节整个控制系统处于最佳工作状态，此自适应PI 双闭环控制方法可以有效适应多工况变化的应用现场。在其中一个实施例中，静止无功发生器的拓扑及应用工况如图2所示，拓扑采用直流母线电容分裂的三相四线制的三桥臂拓扑。功率器件采用IGBT(Insulated GateBipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)器件；直流母线采用上下两组电解电容串联组成；并网侧采用传统的LCL(电感电容电感)的电路形式。静止无功发生器并联接入电网与负载之间，电网N线(零线)直接接入直流母线电容的中间位置。ea、eb、ec分别为三相电网电压，is、iL、ic分别为电网电流、负载电流、设备输出电流， L为设备输出电感。LCL滤波电路并网已有大量研究，本申请及其各实施例用其并网即可。
在其中一个实施例中，采样电网电压，进行电网角度的锁相运算，得到电网角度；在其中一个实施例中，进行电网角度的锁相运算，包括：利用数字实现的软锁相环进行电网角度的锁相运算。
在其中一个实施例中，根据所述电网角度，采集直流母线的上母线电压及下母线电压；在其中一个实施例中，采集直流母线的上母线电压及下母线电压，包括：采集直流母线的上母线电压及下母线电压并计算得到上母线平均电压及下母线平均电压；并以上母线平均电压及下母线平均电压作为后续计算包括求和计算及差值计算的基础。
在其中一个实施例中，对上母线电压与下母线电压进行求和计算得到直流母线的总母线电压；求和计算即将上母线电压与下母线电压相加，得到总母线电压。
在其中一个实施例中，将总母线电压与总母线电压设定值做差值计算，经过自适应PI调节器计算得到有功轴稳压直流分量。
在其中一个实施例中，计算得到三相稳压所需的交流有功电流成份Iap、Ibp、Icp；在其中一个实施例中，计算得到三相稳压所需的交流有功电流成份Iap、Ibp、 Icp，包括：无功轴赋值为0，有功轴赋值为所述有功轴稳压直流分量，利用2/3 坐标系变换公式进行运算，得到三相稳压所需的交流有功电流成份Iap、Ibp、Icp。
在其中一个实施例中，对上母线电压与下母线电压进行差值计算，经过自适应PI调节器计算得到上下母线均压所需的直流分量。所述上下母线均压所需的直流分量用于实现上下半母线均压控制，即为上下半母线均压控制的直流分量，与前述有功轴稳压直流分量存在差异。
在其中一个实施例中，将所述上下母线均压所需的直流分量与交流有功电流成份Iap、Ibp、Icp进行求和计算，并与无功电流指令进行求和计算，得到电流环的总指令。也就是说，在此步骤中采用有功电流成份、无功电流指令及上下半母线均压控制的直流分量三个量值进行求和。
在其中一个实施例中，所述总指令分别与三相电感电流反馈Ia、Ib、Ic进行差值计算，分别经过自适应PI调节器进行控制，得到三相调制波。
在其中一个实施例中，对所述三相调制波进行正弦脉宽调制，得到驱动脉冲；在其中一个实施例中，对所述三相调制波进行正弦脉宽调制，包括：对所述三相调制波进行限幅，并对限幅后的所述三相调制波进行正弦脉宽调制。
在其中一个实施例中，采用所述驱动脉冲驱动逆变器得到无功电流输出。
在其中一个实施例中，采集直流母线的上母线电压及下母线电压，包括：采集直流母线的上母线电压及下母线电压并计算得到上母线平均电压及下母线平均电压；对上母线电压与下母线电压进行求和计算得到直流母线的总母线电压，包括：对上母线平均电压与下母线平均电压进行求和计算得到直流母线的总母线电压；并且，对上母线电压与下母线电压进行差值计算，包括：对上母线平均电压与下母线平均电压进行差值计算。在其中一个实施例中，一种静止无功发生器的自适应PI双闭环控制方法，其包括以下步骤：采样电网电压，进行电网角度的锁相运算，得到电网角度；根据所述电网角度，采集直流母线的上母线电压及下母线电压并计算得到上母线平均电压及下母线平均电压；对上母线平均电压与下母线平均电压进行求和计算得到直流母线的总母线电压；将总母线电压与总母线电压设定值做差值计算，经过自适应PI调节器计算得到有功轴稳压直流分量；计算得到三相稳压所需的交流有功电流成份Iap、Ibp、Icp；对上母线平均电压与下母线平均电压进行差值计算，经过自适应PI调节器计算得到上下母线均压所需的直流分量；将所述上下母线均压所需的直流分量与交流有功电流成份Iap、Ibp、Icp进行求和计算，并与无功电流指令进行求和计算，得到电流环的总指令；所述总指令分别与三相电感电流反馈Ia、Ib、Ic进行差值计算，分别经过自适应PI调节器进行控制，得到三相调制波；对所述三相调制波进行正弦脉宽调制，得到驱动脉冲；采用所述驱动脉冲驱动逆变器得到无功电流输出。其余实施例以此类推。在其中一个实施例中，采集直流母线的上母线电压及下母线电压，包括：采集直流母线的上母线电压及下母线电压并分别采用滑动平均滤波器进行滤除交流成份，计算得到上母线平均电压及下母线平均电压。
在其中一个实施例中，一种静止无功发生器的自适应PI双闭环控制方法，应用于采用直流母线电容分裂的三相四线制的三桥臂拓扑结构，且所述自适应 PI双闭环控制方法的应用工况为：功率器件采用绝缘栅双极型晶体管器件，直流母线采用上下两组电解电容串联组成，并网侧采用LCL滤波电路，静止无功发生器并联接入电网与负载之间，且电网零线直接接入直流母线电容的中间位置，根据应用工况环境变量修改自适应PI调节器的调整系数且所述调整系数的修改范围为0.5至2.0；所述自适应PI双闭环控制方法包括以下步骤：采样电网电压，利用数字实现的软锁相环进行电网角度的锁相运算，得到电网角度wt；根据所述电网角度，采集直流母线的上母线电压及下母线电压并分别采用滑动平均滤波器进行滤除交流成份，计算得到上母线平均电压及下母线平均电压；对上母线平均电压与下母线平均电压进行求和计算得到直流母线的总母线电压；将总母线电压与总母线电压设定值做差值计算，经过自适应PI调节器计算得到有功轴稳压直流分量；无功轴赋值为0，有功轴赋值为所述有功轴稳压直流分量，利用2/3坐标系变换公式进行运算，得到三相稳压所需的交流有功电流成份Iap、Ibp、Icp；对上母线平均电压与下母线平均电压进行差值计算，经过自适应PI调节器计算得到上下母线均压所需的直流分量；将所述上下母线均压所需的直流分量与交流有功电流成份Iap、Ibp、Icp进行求和计算，并与无功电流指令进行求和计算，得到电流环的总指令；所述总指令分别与三相电感电流反馈Ia、Ib、Ic进行差值计算，分别经过自适应PI调节器进行控制，得到三相调制波；对所述三相调制波进行限幅，并对限幅后的所述三相调制波进行正弦脉宽调制，得到驱动脉冲；采用所述驱动脉冲驱动逆变器得到无功电流输出；其余实施例以此类推。
在其中一个实施例中，如图3所示，用于静止无功发生器的自适应PI双闭环控制方法的实现步骤如下：
a.采样电网电压，利用数字实现的软锁相环PLL(Phase Locked Loop，锁相环路)进行电网角度的锁相运算，得到电网角度wt。
b.采集直流母线上母线电压Udc1、采集直流母线下母线电压Udc2，求和二者得到直流母线的总母线电压Udc。
考虑直流母线的波动情况，存在负序电流补偿时，存在100Hz波动，需要采用滑动平均滤波器进行滤除交流成份，得到上下母线的平均电压，滑动平均滤波器公式如下：
其中N为采样频率对应的点数，x(i)为直流母线瞬时值。
c.总母线电压Udc与总母线电压设定值做差，经过自适应PI调节器得到有功轴稳压直流分量。
在其中一个实施例中，自适应PI调节器结构形式如下：
U＝Rk-1+k1×Kp×ek
Rk＝Rk-1+k2×Ki×ek+Kc(uk-U)
其中，U为当前电压值；Rk-1为k-1时刻，自适应调节器的输出电压；Rk为 k时刻，自适应调节器的输出电压；ek为k时刻值跟目标值之间的偏差；Umax为电压U的最大限制，Umin为电压U的最小限制；Uk为k时刻的电压值；kc为自适应调节器的修正后的修正比例系数；
其中Kp、Ki是根据系统调节的初始数值，k1、k2为自适应控制器根据规则进行的调整系数，自适应参数Kp能够加快反应速度，提高稳定性。若Kp太小，会降低调节精度，使得响应速度变慢，系统的动静态特性变差。若加大Kp，可使稳态误差变小，提高快速性，但是过大的值易发生超调。自适应参数Ki能够消除稳态误差，Ki太小，影响系统的调节精度。若加大Ki能够快速的消除稳态误差，但是易在响应初期出现积分饱和，致很大的响应超调。根据以上规则及/或过往经验，选取合适的自适应PI参数k1和k2调节电压，自适应PI参数按系统的参数已知的变化规律进行设计，使其在一定范围内浮动，当静止无功发生器工作状况和环境变化时，参数也会随之改变，根据勘测得到的反映装置状态的变量，对比装置的功能作用，根据计算并运用规定的控制程序调整自适应PI参数。
根据实际应用情况，自适应参数k1、k2的范围一般设定为0.5～2.0。
d.无功轴赋值为0，有功轴为所述有功轴稳压直流分量，利用2/3坐标系变换公式进行运算，得到三相稳压所需的交流有功电流成份Iap、Ibp、Icp。
在其中一个实施例中，2/3坐标系变换公式如下：
其中，
其中，
e.上母线电压Udc1与下母线电压Udc2做差值计算，经过自适应PI调节器得到上下母线均压的所需的直流分量。其中，自适应PI调节器的实现，与上述步骤c相同。
f.稳压有功成份Iap、Ibp、Icp与e所得均压直流分量求和，同时与无功电流指令求和，得到电流环的总指令。其中，三环控制系统从内到外依次是电流环、速度环、位置环。电流环就是控制电机转矩的，所以在转矩模式下驱动器的运算最小，动态响应最快。
g.所得与三相电感电流反馈Ia、Ib、Ic分别做差，分别经过自适应PI调节器进行控制，得到三相调制波。其中，自适应PI调节器的实现，与上述步骤c 相同。
h.三相调制波经过限幅，经过SPWM(Sinusoidal Pulse Width Modulation，正弦脉宽调制)模块调制，得到驱动脉冲，驱动逆变器的动作，得到需要的无功电流输出。其中，SPWM脉冲宽度时间占空比按正弦规律排列，这样输出波形经过适当的滤波可以做到正弦波输出。
需要说明的是，本申请的其它实施例还包括，上述各实施例中的技术特征相互组合所形成的、能够实施的静止无功发生器的自适应PI双闭环控制方法。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的专利保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种静止无功发生器的自适应PI双闭环控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
采样电网电压，进行电网角度的锁相运算，得到电网角度；
根据所述电网角度，采集直流母线的上母线电压及下母线电压；
对上母线电压与下母线电压进行求和计算得到直流母线的总母线电压；
将总母线电压与总母线电压设定值做差值计算，经过自适应PI调节器计算得到有功轴稳压直流分量；
计算得到三相稳压所需的交流有功电流成份Iap、Ibp、Icp；具体包括：无功轴赋值为0，有功轴赋值为所述有功轴稳压直流分量，利用2/3坐标系变换公式进行运算，得到三相稳压所需的交流有功电流成份Iap、Ibp、Icp；
对上母线电压与下母线电压进行差值计算，经过自适应PI调节器计算得到上下母线均压所需的直流分量；
将所述上下母线均压所需的直流分量与交流有功电流成份Iap、Ibp、Icp进行求和计算，并与无功电流指令进行求和计算，得到电流环的总指令；
所述总指令分别与三相电感电流反馈Ia、Ib、Ic进行差值计算，分别经过自适应PI调节器进行控制，得到三相调制波；
对所述三相调制波进行正弦脉宽调制，得到驱动脉冲；
采用所述驱动脉冲驱动逆变器得到无功电流输出；
自适应PI调节器结构形式如下：
U＝Rk-1+k1×Kp×ek
Rk＝Rk-1+k2×Ki×ek+Kc(uk-U)
其中，U为当前电压值；Rk-1为k-1时刻，自适应调节器的输出电压；Rk为k时刻，自适应调节器的输出电压；ek为k时刻值跟目标值之间的偏差；Umax为电压U的最大限制，Umin为电压U的最小限制；Uk为k时刻的电压值；Kc为自适应调节器的修正后的修正比例系数；
Kp、Ki是根据系统调节的初始数值，k1、k2为自适应控制器根据规则进行的调整系数。
2.根据权利要求1所述自适应PI双闭环控制方法，其特征在于，所述自适应PI双闭环控制方法应用于三相四线制拓扑结构。
3.根据权利要求2所述自适应PI双闭环控制方法，其特征在于，所述自适应PI双闭环控制方法应用于采用直流母线电容分裂的三相四线制的三桥臂拓扑结构，且所述自适应PI双闭环控制方法的应用工况为：功率器件采用绝缘栅双极型晶体管器件，直流母线采用上下两组电解电容串联组成，并网侧采用LCL滤波电路，静止无功发生器并联接入电网与负载之间，且电网零线直接接入直流母线电容的中间位置。
4.根据权利要求3所述自适应PI双闭环控制方法，其特征在于，根据应用工况环境变量修改自适应PI调节器的调整系数。
5.根据权利要求4所述自适应PI双闭环控制方法，其特征在于，所述调整系数的修改范围为0.5至2.0。
6.根据权利要求1所述自适应PI双闭环控制方法，其特征在于，进行电网角度的锁相运算，包括：利用数字实现的软锁相环进行电网角度的锁相运算。
7.根据权利要求1所述自适应PI双闭环控制方法，其特征在于，2/3坐标系变换公式如下：
其中，
其中，
8.根据权利要求1所述自适应PI双闭环控制方法，其特征在于，对所述三相调制波进行正弦脉宽调制，包括：对所述三相调制波进行限幅，并对限幅后的所述三相调制波进行正弦脉宽调制。
9.根据权利要求1至8中任一项所述自适应PI双闭环控制方法，其特征在于，采集直流母线的上母线电压及下母线电压，包括：采集直流母线的上母线电压及下母线电压并计算得到上母线平均电压及下母线平均电压；
对上母线电压与下母线电压进行求和计算得到直流母线的总母线电压，包括：对上母线平均电压与下母线平均电压进行求和计算得到直流母线的总母线电压；
并且，对上母线电压与下母线电压进行差值计算，包括：对上母线平均电压与下母线平均电压进行差值计算。
10.根据权利要求9所述自适应PI双闭环控制方法，其特征在于，采集直流母线的上母线电压及下母线电压，包括：采集直流母线的上母线电压及下母线电压并分别采用滑动平均滤波器进行滤除交流成份，计算得到上母线平均电压及下母线平均电压。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910004950.4A CN109802397B (zh) | 2019-01-03 | 2019-01-03 | 静止无功发生器的自适应pi双闭环控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910004950.4A CN109802397B (zh) | 2019-01-03 | 2019-01-03 | 静止无功发生器的自适应pi双闭环控制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109802397A CN109802397A (zh) | 2019-05-24 |
| CN109802397B true CN109802397B (zh) | 2020-11-27 |
Family
ID=66558582
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910004950.4A Active CN109802397B (zh) | 2019-01-03 | 2019-01-03 | 静止无功发生器的自适应pi双闭环控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109802397B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112448630A (zh) * | 2019-09-05 | 2021-03-05 | 麦克维尔空调制冷(武汉)有限公司 | 一种异步变频电机减速过压抑制方法 |
| CN112003295B (zh) * | 2020-08-13 | 2023-02-17 | 辽宁荣信电力电子技术有限公司 | 一种井下防爆改进型电压电流双闭环超温降容的控制方法 |
| CN116663415B (zh) * | 2023-06-01 | 2023-09-29 | 湖南恩智测控技术有限公司 | 改进哈里斯鹰优化算法的svg模型参数辨识方法及系统 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106936143A (zh) * | 2017-04-17 | 2017-07-07 | 燕山大学 | 一种统一电能质量调节器网侧电流平衡控制方法 |
| CN109004661A (zh) * | 2018-08-03 | 2018-12-14 | 广东和竞智能科技有限公司 | 基于内模原理和误差迭代pi的三相不平衡设备的闭环控制方法 |
-
2019
- 2019-01-03 CN CN201910004950.4A patent/CN109802397B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106936143A (zh) * | 2017-04-17 | 2017-07-07 | 燕山大学 | 一种统一电能质量调节器网侧电流平衡控制方法 |
| CN109004661A (zh) * | 2018-08-03 | 2018-12-14 | 广东和竞智能科技有限公司 | 基于内模原理和误差迭代pi的三相不平衡设备的闭环控制方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109802397A (zh) | 2019-05-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2008227057B2 (en) | Motor drive using flux adjustment to control power factor | |
| CN103701350B (zh) | 低频工况下模块化多电平变流器电容电压波动抑制方法 | |
| US20130010505A1 (en) | Method for controlling a power converter in a wind turbine generator | |
| CN109802397B (zh) | 静止无功发生器的自适应pi双闭环控制方法 | |
| TW201315110A (zh) | 中壓變頻驅動系統與總諧波失真補償控制方法 | |
| CN102158106B (zh) | 电压源型pwm整流器的并联结构及其整流器控制方法 | |
| Abokhalil | Grid connection control of DFIG for variable speed wind turbines under turbulent conditions | |
| CN111224573B (zh) | 一种基于电流极性的中点电位平衡控制方法和装置 | |
| CN103259281B (zh) | 具有负序电流补偿机制的能量转换系统和方法 | |
| Molina et al. | Advanced power conditioning system for grid integration of direct-driven PMSG wind turbines | |
| CN103366053B (zh) | 一种电压定向矢量控制策略的改进及数学建模方法 | |
| Zhang et al. | Research on dead-time compensation of inverter based on fuzzy adaptive PI control | |
| Patel et al. | Application of DSTATCOM for harmonics elimination and power quality improvement | |
| Singh | Performance evaluation of three different configurations of DSTATCOM with nonlinear loads | |
| Rohilla et al. | T-connected transformer integrated three-leg vsc based 3p4w dstatcom for power quality improvement | |
| CN108631624B (zh) | 一种基于三维调制的级联h桥整流器及其控制方法 | |
| CN114336689A (zh) | 一种高压三相负荷不平衡补偿装置的控制方法及系统 | |
| Li et al. | Sequential predictive control with dynamic priority of three-level NPC back-to-back power converters in PMSG wind turbine systems | |
| Zhu et al. | DC-Link current optimal control of current source PWM converter | |
| CN111293695A (zh) | 基于光纤串行控制的角型链式有源电力滤波器及控制方法 | |
| Myneni et al. | Power quality enhancement by current controlled Voltage Source Inverter based DSTATCOM for load variations | |
| Qureshi et al. | Comparative analysis of unit template, SRF and the modified SRF technique for DSTATCOM-based distribution system | |
| Valderrabano-Gonzalez et al. | Large induction motor drive performance comparison | |
| Atiyah et al. | Optimum Dynamic Performance of Wind Power System Using Multi-Objective Grey Wolf Optimizer | |
| Thangavel et al. | An Adaptive Fuzzy Pi Controller for Performance Enhancement of Microgrid Power Quality Conditioner |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20200928 Address after: 510620 Tianhe District, Guangzhou, Tianhe South Road, No. two, No. 2, No. Applicant after: Guangzhou Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Co.,Ltd. Address before: 510620 Tianhe District, Guangzhou, Tianhe South Road, No. two, No. 2, No. Applicant before: GUANGZHOU POWER SUPPLY Co.,Ltd. |
|
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |