CN109995067A - 一种直流配电网换流站多功能备用电源控制方法 - Google Patents

一种直流配电网换流站多功能备用电源控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109995067A
CN109995067A CN201910037551.8A CN201910037551A CN109995067A CN 109995067 A CN109995067 A CN 109995067A CN 201910037551 A CN201910037551 A CN 201910037551A CN 109995067 A CN109995067 A CN 109995067A
Authority
CN
China
Prior art keywords
current
formula
phase
converter station
fundamental
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.)
Granted
Application number
CN201910037551.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109995067B (zh
Inventor
金国彬
权然
于泽平
王利猛
成龙
刘钊
石超
潘狄
安军伟
李玲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northeast Electric Power University
Original Assignee
Northeast Dianli University
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northeast Dianli University filed Critical Northeast Dianli University
Priority to CN201910037551.8A priority Critical patent/CN109995067B/zh
Publication of CN109995067A publication Critical patent/CN109995067A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109995067B publication Critical patent/CN109995067B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/36—Arrangements for transfer of electric power between ac networks via a high-tension dc link
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • 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
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/10—Photovoltaic [PV]
    • 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
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/70—Hybrid systems, e.g. uninterruptible or back-up power supplies integrating renewable energies
    • 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
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/30—Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for improving the carbon footprint of the management of residential or tertiary loads, i.e. smart grids as climate change mitigation technology in the buildings sector, including also the last stages of power distribution and the control, monitoring or operating management systems at local level
    • 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
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
    • 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
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/60—Arrangements for transfer of electric power between AC networks or generators via a high voltage DC link [HVCD]
    • 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
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S20/00—Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
    • Y04S20/20—End-user application control systems

Abstract

一种直流配电网换流站多功能备用电源控制方法，其特点是，包括电压外环无模型自适应预测控制、自适应窗长傅立叶变换、谐波和间谐波电流检测算法、基波正序分量提取和负序电流主动注入算法、电流内环无差拍控制等步骤：由于引入了无模型自适应预测控制用于备用电源直流侧，能够实现直流电压的快速跟踪控制；通过引入自适应窗长傅立叶变换，可改善间谐波背景下谐波、间谐波电流分量及基波正序、基波负序电流分量的检测精度，电流控制环电流参考信号的获取方法可实现备用电源多种工况下的平滑切换；备用电源变流器既可以实现换流站的交流侧谐波、间谐波电流畸变治理，又可以实现换流站站用负荷的备用供电，也可以实现换流站屋顶光伏发电。

Description

一种直流配电网换流站多功能备用电源控制方法
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，是一种直流配电网换流站多功能备用电源控制方法。
背景技术
直流配网换流站作为交直流配网连接的重要节点，换流站内布置有大量负荷需要供电，现有技术中，通常是通过换流站直流侧直接取电作为主要供电电源，再辅以柴油发电机作为备用电源；同时，换流站在进行AC/DC变换时不可避免会存在谐波电流等电能质量扰动问题，从而影响公用交流配电系统其他用户的供电质量；此外，随着光伏发电成本降低，屋顶光伏发电也广泛应用于换流站等场所。综合考虑现有工程应用背景，在换流站内应用多功能变流器实现换流站站用电备用供电。多功能备用电源可同时实现三个功能：一方面实现换流站的交流侧谐波电流的补偿；另一方面实现换流站站内负荷备用供电；此外，同时实现换流站屋顶光伏直流环节并入发电。由于换流站的交直流两侧的运行工况多变，再加上光伏发电出力的不确定性，备用电源的控制存在多种扰动问题和控制模式平滑切换问题。
因此，有必要融合换流站的运行模式和备用电源的控制目标，对多功能备用电源的控制方法进行合理设计，以同时实现换流站的交流侧谐波电流抑制、站内负荷备用供电及换流站屋顶光伏发电功能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种直流配电网换流站多功能备用电源控制方法，可实现备用电源的多运行模式自适应切换：既能实现换流站的备用供电，又能实现换流站的交流侧谐波、间谐波电流畸变治理，同时也能实现换流站屋顶光伏发电。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种直流配电网换流站多功能备用电源控制方法，其特征在于，它包括以下步骤：
1)电压外环无模型自适应预测控制
①在每个采样周期开始的时刻，对变流器直流电容电压udc进行采样；
②将给定电压值与udc送入电压外环无模型自适应预测控制器中，得到一个电流指令信号电压外环无模型自适应预测控制方法依据公式(1)-(6)进行实现；
公式(1)-公式(5)中，N∈[1,2,…,10]是预测步长；n∈[1,2,3,…]是采样点数；ε∈[0.00001,0.5]是允许控制误差；μ∈(0,100)是响应速度系数；λ∈(0,100)是超调响应系数；M∈(0,20)是自回归系数限制阈值；Nu∈[1,2,…,N]是控制时域常数；p∈[2,…,N]是预测阶数；函数sign()定义为公式(6)；|| ||2是2范数运算符号；()T是向量或矩阵的转置运算符号；()-1是矩阵求逆运算符号；||是“或”逻辑符号；I是Nu×Nu维单位矩阵；E是N×1维单位向量；φ(1)∈(0,100)是常数；θ1(1),…θp(1)是介于0和1之间的p个常数；φ()、τ、和θl(),l∈[1,2,…p]是公式(1)-公式(4)计算过程中的中间参数；Θ()、A()、Φ()、 是公式(4)-公式(6)计算过程中的向量或矩阵；
2)自适应窗长傅立叶变换
①在每个采样周期开始的时刻，对公共连接点三相电压u′a、u′b、u′c采样并折算至备用电源交流侧，得到ua(n)、ub(n)、uc(n)；
②基于公式(7)改变截断数据长度q计算采样序列x(n)＝ua(n)的相关系数kcc，选取(kcc-1)的绝对值小于等于ε时的截断数据长度q定义为截断窗长WDFT，然后，基于公式(8)对采样序列ua(n)进行离散傅立叶变换，得到离散傅立叶频谱F(τ)，选取|F(τ)|中的最大值对应的频率值ff；
其中，q∈rd(fs/50,fs/4)，“rd”是取整运算符号，fs∈[100,100000]是采样频率；kcc∈[-1,1]；< >是向量内积运算符号；
3)谐波和间谐波电流检测算法
①在每个采样周期开始的时刻，对换流站的三相交流电流i′a、i′b、i′c进行采样并折算到
备用电源交流侧，得到ia(n)、ib(n)、ic(n)；
②基于公式(9)-公式(12)提取三相电流的基波信号xfk＝ifk(k＝a,b,c)，其中，W1是基于公式(7)得到的电流信号截断窗长；ff是电流信号的基波频率；pinv()是广义逆运算符号；real[]是对复数提取实部的运算符号；xk.r,xk,z1,V,是计算过程中的向量或矩阵；j是虚数单位；e是自然常数；
xk.r＝[xk(n),xk(n-1),…,xk(1)]T (9)
③ifa(n)、ifb(n)、ifc(n)分别减去对应采样时刻三相电流ia(n)、ib(n)、ic(n)得到n时刻谐波和间谐波电流参考信号iah(n)、ibh(n)、ich(n)；
4)基波正序分量提取和负序电流主动注入算法
①基于公式(9)-公式(12)提取三相电压ua(n)、ub(n)、uc(n)的基波信号xfk＝ufk(k＝a,b,c)，并计算有效值Ufk(k＝a,b,c)；
②基于公式(13)、(14)、(15)求得归一化的三相基波电流
po(n)＝Ufa(n)Ibal(n)+Ufb(n)Ibal(n)+Ufc(n)Ibal(n) (14)
其中，Rbal是备用电源变流器交流侧三相负载对称时各相的等效电阻；Ibal是备用电源变流器交流侧三相电流对称时各相的等效电流有效值；po是经过备用电源的有功功率；在公式(15)中k＝a,b,c；
③依据三相基波电流ifk(k＝a,b,c)，应用锁相环获取相位θ＝2×π×ff×t，t是采样时刻，并基于公式(16)将三相基波电流做DQ变换，然后经过二阶100Hz带阻滤波器，并经过DQ反变换得到正序电流参考信号
④基于公式(17)得到需要注入的负序电流为
5)电流内环无差拍控制
①基于公式(18)计算电流内环无差拍控制电流参考值
②基于公式(19)得到脉宽调制的调制波信号dk(k＝a,b,c)，控制备用电源变流器的全控型电力电子开关的通断；
其中，k＝a,b,c；L是变压器相等值电感；fk是脉宽调制载波信号频率。
本发明的一种直流配电网换流站多功能备用电源控制方法，由于引入了无模型自适应预测控制用于备用电源直流侧电压控制环节，从而在不针对备用电源变流器交直流两端各种扰动进行准确建模基础上实现直流电压的快速无静差控制；通过引入自适应窗长傅立叶变换，可改善间谐波背景下谐波、间谐波电流分量及基波正序、基波负序电流分量的检测精度，从而提升换流站交流侧谐波、间谐波电流的抑制效果；本发明中的电流控制环电流参考信号的获取方法可实现备用电源多种工况下的平滑切换。本发明的备用电源变流器得到高效利用，既可以实现换流站的交流侧谐波、间谐波电流畸变治理，又可以实现换流站占用负荷的备用供电，也可以实现换流站屋顶光伏发电。
附图说明
图1为实施例的一种直流配电网换流站多功能备用电源控制方法涉及的直流配网换流站备用电源系统结构及其控制系统示意图；
图2为图1中交流-直流双向换流器A相电流波形示意图；
图3为图1中备用电源变流器输出的A相电流波形示意图；
图4为图1中多功能备用电源直流侧负载突变或光伏出力突变时交流网侧三相电流波形示意图；
图5为图1中PID控制与发明的无模型自适应预测控制直流电压控制效果对比示意图；
图6为图1中未引入自适应窗长傅立叶变换检测基波频率前提下的几波波形提取结果示意图；
图7为图1中引入自适应窗长傅立叶变换检测基波频率前提下的几波波形提取结果示意图；
图8为图1中备用电源运行模式平滑切换控制效果示意图。
具体实施方式
参照图1，本发明的一种直流配电网换流站多功能备用电源控制方法涉及的直流配网换流站备用电源系统结构及其控制系统。其中，i′sa、i′sb、i′sc表示交流网侧供给的三相电流；i′a、i′b、i′c表示交流-直流双向换流器三相交流电流；icon.a、icon.b、icon.c表示备用电源变流器输出的三相交流电流；u′a、u′b、u′c是公共连接点三相交流电压；udc表示备用电源直流侧直流电容两端的电压降；变压器变比为1。
本发明的一种直流配电网换流站多功能备用电源控制方法，包括的步骤有：
1)电压外环无模型自适应预测控制
①在每个采样周期开始的时刻，对变流器直流电容电压udc进行采样；
②将给定电压值与udc送入电压外环无模型自适应预测控制器中，得到一个电流指令信号电压外环无模型自适应预测控制方法依据公式(1)-(6)进行实现；
公式(1)-公式(5)中，N∈[1,2,…,10]是预测步长；n∈[1,2,3,…]是采样点数；ε∈[0.00001,0.5]是允许控制误差；μ∈(0,100)是响应速度系数；λ∈(0,100)是超调响应系数；M∈(0,20)是自回归系数限制阈值；Nu∈[1,2,…,N]是控制时域常数；p∈[2,…,N]是预测阶数；函数sign()定义为公式(6)；|| ||2是2范数运算符号；()T是向量或矩阵的转置运算符号；()-1是矩阵求逆运算符号；||是“或”逻辑符号；I是Nu×Nu维单位矩阵；E是N×1维单位向量；φ(1)∈(0,100)是常数；θ1(1),…θp(1)是介于0和1之间的p个常数；φ()、τ、和θl(),l∈[1,2,…p]是公式(1)-公式(4)计算过程中的中间参数；Θ()、A()、Φ()、 是公式(4)-公式(6)计算过程中的向量或矩阵。
2)自适应窗长傅立叶变换
①在每个采样周期开始的时刻，对公共连接点三相电压u′a、u′b、u′c采样并折算至备用电源交流侧，得到ua(n)、ub(n)、uc(n)；
②基于公式(7)改变截断数据长度q计算采样序列x(n)＝ua(n)的相关系数kcc，选取(kcc-1)的绝对值小于等于ε时的截断数据长度q定义为截断窗长WDFT，然后，基于公式(8)对采样序列ua(n)进行离散傅立叶变换，得到离散傅立叶频谱F(τ)，选取|F(τ)|中的最大值对应的频率值ff；
其中，q∈rd(fs/50,fs/4)，“rd”是取整运算符号，fs∈[100,100000]是采样频率；kcc∈[-1,1]；< >是向量内积运算符号；
3)谐波和间谐波电流检测算法
①在每个采样周期开始的时刻，对换流站的三相交流电流i′a、i′b、i′c进行采样并折算到备用电源交流侧，得到ia(n)、ib(n)、ic(n)；
②基于公式(9)-公式(12)提取三相电流的基波信号xfk＝ifk(k＝a,b,c)，其中，W1是基于公式(7)得到的电流信号截断窗长；ff是电流信号的基波频率；pinv()是广义逆运算符号；real[]是对复数提取实部的运算符号；xk.r,xk,z1,V,是计算过程中的向量或矩阵；j是虚数单位；e是自然常数；
xk.r＝[xk(n),xk(n-1),…,xk(1)]T (9)
③ifa(n)、ifb(n)、ifc(n)分别减去对应采样时刻三相电流ia(n)、ib(n)、ic(n)得到n时刻谐波和间谐波电流参考信号iah(n)、ibh(n)、ich(n)。
4)基波正序分量提取和负序电流主动注入算法
①基于公式(9)-公式(12)提取三相电压ua(n)、ub(n)、uc(n)的基波信号xfk＝ufk(k＝a,b,c)，并计算有效值Ufk(k＝a,b,c)；
②基于公式(13)、(14)、(15)求得归一化的三相基波电流
po(n)＝Ufa(n)Ibal(n)+Ufb(n)Ibal(n)+Ufc(n)Ibal(n) (14)
其中，Rbal是备用电源变流器交流侧三相负载对称时各相的等效电阻；Ibal是备用电源变流器交流侧三相电流对称时各相的等效电流有效值；po是经过备用电源的有功功率；在公式(15)中k＝a,b,c；
③依据三相基波电流ifk(k＝a,b,c)，应用锁相环获取相位θ＝2×π×ff×t，t是采样时刻，并基于公式(16)将三相基波电流做DQ变换，然后经过二阶100Hz带阻滤波器，并经过DQ反变换得到正序电流参考信号
④基于公式(17)得到需要注入的负序电流为
5)电流内环无差拍控制
①基于公式(18)计算电流内环无差拍控制电流参考值
②基于公式(19)得到脉宽调制的调制波信号dk(k＝a,b,c)，控制备用电源变流器的全控型电力电子开关的通断；
其中，k＝a,b,c；L是变压器相等值电感；fk是脉宽调制载波信号频率。
参照图2，其中，波形谐波总畸变率是23％。
参照图3，备用电源变流器输出的A相电流波形示意。
参照图4，其中，在第500采样点时刻备用电源直流侧负载突变或光伏出力突变导致流经备用电源变流器的三相电流增大，进而网侧三相交流电流增大。在突变前谐波总畸变率是4.32％；在突变后谐波总畸变率是3.25％。发明实施例结果表明发明的控制方法可实现谐波和间谐波的有效抑制，并实现暂态过程的快速跟踪。
参照图5，其中，粗实线是备用电源直流侧电压udc的参考值；细虚线是应用PID控制方法得到的udc波形；细实线是发明的控制方法得到的udc波形。发明实施例对比结果表明：发明的控制方法响应速度快于PID控制，超调量小于PID控制方法。
参照图6，其中，实线表示实际基波分量；虚线表示检测的基波电流分量；ifa(n)采样频率是10kHz；ifa(n)的实际基波频率是51.5Hz。基于傅立叶变换计算基波频率时采用的矩形窗长2000，计算得到的频率是50Hz，这导致ifa(n)基波电流部分的检测误差较大。
参照图7，其中，实线表示实际基波分量；虚线表示检测的基波电流分量；ifa(n)采样频率是10kHz；ifa(n)的实际基波频率是51.5Hz。基于发明的方法确定的矩形窗长2330，计算得到的频率是51.502Hz，这使得ifa(n)基波电流分量的检测精度很高。
参照图8，其中，在0～500采样点时间内：谐波和间谐波补偿、直流侧备用供电；在501～900采样点时间内：直流侧备用供电；在901～1300采样点时间内：待机；在1301～2000采样点时间内：谐波和间谐波补偿。发明实施例结果表明：发明的控制方法可以实现多种运行工况快速、平滑切换。
本发明的实施例并非穷举，本领域技术人员不经过创造性劳动的简单复制和改进，仍属于本发明权利保护的范围。

Claims (1)

1.一种直流配电网换流站多功能备用电源控制方法，其特征在于，它包括以下步骤：
1)电压外环无模型自适应预测控制
①在每个采样周期开始的时刻，对变流器直流电容电压udc进行采样；
②将给定电压值与udc送入电压外环无模型自适应预测控制器中，得到一个电流指令信号电压外环无模型自适应预测控制方法依据公式(1)-(6)进行实现；
公式(1)-公式(5)中，N∈[1,2,…,10]是预测步长；n∈[1,2,3,…]是采样点数；ε∈[0.00001,0.5]是允许控制误差；μ∈(0,100)是响应速度系数；λ∈(0,100)是超调响应系数；M∈(0,20)是自回归系数限制阈值；Nu∈[1,2,…,N]是控制时域常数；p∈[2,…,N]是预测阶数；函数sign()定义为公式(6)；||||2是2范数运算符号；()T是向量或矩阵的转置运算符号；()-1是矩阵求逆运算符号；||是“或”逻辑符号；I是Nu×Nu维单位矩阵；E是N×1维单位向量；φ(1)∈(0,100)是常数；θ1(1),…θp(1)是介于0和1之间的p个常数；φ()、τ、和θl(),l∈[1,2,…p]是公式(1)-公式(4)计算过程中的中间参数；Θ()、A()、Φ()、 是公式(4)-公式(6)计算过程中的向量或矩阵；
2)自适应窗长傅立叶变换
①在每个采样周期开始的时刻，对公共连接点三相电压u′a、u′b、u′c采样并折算至备用电源交流侧，得到ua(n)、ub(n)、uc(n)；
②基于公式(7)改变截断数据长度q计算采样序列x(n)＝ua(n)的相关系数kcc，选取(kcc-1)的绝对值小于等于ε时的截断数据长度q定义为截断窗长WDFT，然后，基于公式(8)对采样序列ua(n)进行离散傅立叶变换，得到离散傅立叶频谱F(τ)，选取|F(τ)|中的最大值对应的频率值ff；
其中，q∈rd(fs/50,fs/4)，“rd”是取整运算符号，fs∈[100,100000]是采样频率；kcc∈[-1,1]；<>是向量内积运算符号；
3)谐波和间谐波电流检测算法
①在每个采样周期开始的时刻，对换流站的三相交流电流i′a、i′b、i′c进行采样并折算到备用电源交流侧，得到ia(n)、ib(n)、ic(n)；
②基于公式(9)-公式(12)提取三相电流的基波信号xfk＝ifk(k＝a,b,c)，其中，W1是基于公式(7)得到的电流信号截断窗长；ff是电流信号的基波频率；pinv()是广义逆运算符号；real[]是对复数提取实部的运算符号；xk.r,xk,z1,V,是计算过程中的向量或矩阵；j是虚数单位；e是自然常数；
xk.r＝[xk(n),xk(n-1),…,xk(1)]T (9)
③ifa(n)、ifb(n)、ifc(n)分别减去对应采样时刻三相电流ia(n)、ib(n)、ic(n)得到n时刻谐波和间谐波电流参考信号iah(n)、ibh(n)、ich(n)；
4)基波正序分量提取和负序电流主动注入算法
①基于公式(9)-公式(12)提取三相电压ua(n)、ub(n)、uc(n)的基波信号xfk＝ufk(k＝a,b,c)，并计算有效值Ufk(k＝a,b,c)；
②基于公式(13)、(14)、(15)求得归一化的三相基波电流
po(n)＝Ufa(n)Ibal(n)+Ufb(n)Ibal(n)+Ufc(n)Ibal(n)(14)
其中，Rbal是备用电源变流器交流侧三相负载对称时各相的等效电阻；Ibal是备用电源变流器交流侧三相电流对称时各相的等效电流有效值；po是经过备用电源的有功功率；在公式(15)中k＝a,b,c；
③依据三相基波电流ifk(k＝a,b,c)，应用锁相环获取相位θ＝2×π×ff×t，t是采样时刻，并基于公式(16)将三相基波电流做DQ变换，然后经过二阶100Hz带阻滤波器，并经过DQ反变换得到正序电流参考信号
④基于公式(17)得到需要注入的负序电流为
5)电流内环无差拍控制
①基于公式(18)计算电流内环无差拍控制电流参考值
②基于公式(19)得到脉宽调制的调制波信号dk(k＝a,b,c)，控制备用电源变流器的全控型电力电子开关的通断；
其中，k＝a,b,c；L是变压器相等值电感；fk是脉宽调制载波信号频率。
CN201910037551.8A 2019-01-15 2019-01-15 一种直流配电网换流站多功能备用电源控制方法 Active CN109995067B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910037551.8A CN109995067B (zh) 2019-01-15 2019-01-15 一种直流配电网换流站多功能备用电源控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910037551.8A CN109995067B (zh) 2019-01-15 2019-01-15 一种直流配电网换流站多功能备用电源控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109995067A true CN109995067A (zh) 2019-07-09
CN109995067B CN109995067B (zh) 2022-02-08

Family

ID=67129170

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910037551.8A Active CN109995067B (zh) 2019-01-15 2019-01-15 一种直流配电网换流站多功能备用电源控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109995067B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111490563A (zh) * 2020-05-05 2020-08-04 东北电力大学 一种适用于交直流配电网的自适应时间尺度优化调度方法
CN112907064A (zh) * 2021-02-08 2021-06-04 国网安徽省电力有限公司蚌埠供电公司 基于自适应窗的电量预测方法、装置、存储介质及终端

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101925866A (zh) * 2008-01-31 2010-12-22 费希尔-罗斯蒙特系统公司 具有用来补偿模型失配的调节的鲁棒的自适应模型预测控制器
EP2882089A1 (en) * 2013-12-05 2015-06-10 Alstom Technology Ltd Observer based monitoring and control of submodules in modular multilevel converter
CN106154037A (zh) * 2016-08-11 2016-11-23 中国南方电网有限责任公司 一种基于校验的同步相量自适应计算方法
CN107591809A (zh) * 2017-11-02 2018-01-16 山东科技大学 多周期并联重复控制谐波和间谐波指定次补偿方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101925866A (zh) * 2008-01-31 2010-12-22 费希尔-罗斯蒙特系统公司 具有用来补偿模型失配的调节的鲁棒的自适应模型预测控制器
EP2882089A1 (en) * 2013-12-05 2015-06-10 Alstom Technology Ltd Observer based monitoring and control of submodules in modular multilevel converter
CN106154037A (zh) * 2016-08-11 2016-11-23 中国南方电网有限责任公司 一种基于校验的同步相量自适应计算方法
CN107591809A (zh) * 2017-11-02 2018-01-16 山东科技大学 多周期并联重复控制谐波和间谐波指定次补偿方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
FU-WEN CHAN: "An Improved Model-Free Predictive Current Control for Four-Switch Three-Phase Inverter-Fed Synchronous Reluctance Motor Drives", 《2013 1ST INTERNATIONAL FUTURE ENERGY ELECTRONICS CONFERENCE (IFEEC)》 *
WU JIANHUA: "Model-free Adaptive Control for model mismatch power converters", 《2011 CHINESE CONTROL AND DECISION CONFERENCE (CCDC)》 *
李小科: "无模型自适应预测算法及其在非线性过程控制中的应用", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库》 *
王栋栋: "基于无模型自适应的直流附加阻尼控制设计研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111490563A (zh) * 2020-05-05 2020-08-04 东北电力大学 一种适用于交直流配电网的自适应时间尺度优化调度方法
CN112907064A (zh) * 2021-02-08 2021-06-04 国网安徽省电力有限公司蚌埠供电公司 基于自适应窗的电量预测方法、装置、存储介质及终端
CN112907064B (zh) * 2021-02-08 2024-04-02 国网安徽省电力有限公司蚌埠供电公司 基于自适应窗的电量预测方法、装置、存储介质及终端

Also Published As

Publication number Publication date
CN109995067B (zh) 2022-02-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Biricik et al. Protection of sensitive loads using sliding mode controlled three-phase DVR with adaptive notch filter
Jakšić et al. Medium-voltage impedance measurement unit for assessing the system stability of electric ships
Macken et al. Mitigation of voltage dips through distributed generation systems
Forghani et al. Online wavelet transform-based control strategy for UPQC control system
Gole et al. Guidelines for modeling power electronics in electric power engineering applications
CN102570476B (zh) 一种基于重复控制的dstatcom的补偿电流控制方法
Lehn Exact modeling of the voltage source converter
Liu et al. Power quality improvement using controllable inductive power filtering method for industrial DC supply system
Ullah et al. Power quality improvement in distribution system using distribution static compensator with super twisting sliding mode control
Xiong et al. Amplitude-phase detection for power converters tied to unbalanced grids with large X/R ratios
Lazaroiu et al. A control system for dc arc furnaces for power quality improvements
CN109995067A (zh) 一种直流配电网换流站多功能备用电源控制方法
Zhang et al. An experimental investigation of dynamic voltage restorer (DVR)
Shi et al. Voltage distribution characteristic of HTS SMES magnet
Noda et al. A practical steady-state initialization method for electromagnetic transient simulations
Rukonuzzaman et al. An advanced active power filter with adaptive neural network based harmonic detection scheme
Mendalek et al. A non-linear optimal predictive control of a shunt active power filter
Rukonuzzaman et al. Adaptive neural network based harmonic current compensation in active power filter
Luo et al. Harmonic characteristics of new HVDC transmission system based on new converter transformer
Djagarov et al. Control of power quality enhancement devices
Hasegawa et al. Screening for HVDC system core saturation instability
Kaglawala et al. A transient behavioral model (TBM) for power converters
Zare et al. Harmonic Cancellations in Parallel Active Front End Inverters in Distribution Networks: IEC 61000-3-16 and Phase-Angles
Perez et al. Compensation of voltage sags and swells using a single-phase AC-AC converter
Williams et al. Discrete controlled harmonic and reactive power compensator

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant