CN112003294B - 一种三电平svg直流电压目标值可调节的控制方法 - Google Patents

一种三电平svg直流电压目标值可调节的控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112003294B
CN112003294B CN202010812671.3A CN202010812671A CN112003294B CN 112003294 B CN112003294 B CN 112003294B CN 202010812671 A CN202010812671 A CN 202010812671A CN 112003294 B CN112003294 B CN 112003294B
Authority
CN
China
Prior art keywords
value
voltage
zero sequence
current
control
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
Application number
CN202010812671.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112003294A (zh
Inventor
王飞义
张万金
孙贤大
杨洋
杨俊�
赵波
黄仕鹏
万磊
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.)
Liaoning Rongxin Xingye Power Electronic Technology Co ltd
Original Assignee
Liaoning Rongxin Power Electronics Technology Co ltd
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 Liaoning Rongxin Power Electronics Technology Co ltd filed Critical Liaoning Rongxin Power Electronics Technology Co ltd
Priority to CN202010812671.3A priority Critical patent/CN112003294B/zh
Publication of CN112003294A publication Critical patent/CN112003294A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112003294B publication Critical patent/CN112003294B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • H02J3/18—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
    • H02J3/1821—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators
    • H02J3/1835—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators with stepless control
    • H02J3/1842—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators with stepless control wherein at least one reactive element is actively controlled by a bridge converter, e.g. active filters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • 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
    • Y02E40/10—Flexible AC transmission systems [FACTS]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

本发明提供一种三电平SVG直流电压目标值可调节的控制方法，包括：步骤一、将A、B、C三相调制波信号进行比较得到最大值Mmax；步骤二、将调制波的目标值作为PI输入给定值，将比较得到最大值Mmax作为PI反馈值，输入PI调节进行PI调节；步骤三、对步骤二的PI调节输出值进行限值控制；步骤四、限值控制后的结果作为直流电压目标值的给定。还包括直流电压平衡控制方法。降低了设备有功损耗，尤其是直流部分的损耗和控制直流电压波动。

Description

一种三电平SVG直流电压目标值可调节的控制方法
技术领域
本发明涉及无功补偿技术领域，特别涉及一种三电平SVG直流电压目标值可调节的控制方法。
背景技术
低压三电平的无功补偿设备的控制在国内有广泛的研究和应用。每一相桥臂都由四个IGBT和两个钳位二极管组成，三电平的每个功率开关管IGBT承受的最大电压为直流侧电压UDC的1/2，从而实现了用中低压器件完成中高容量的变换。三相三线制的直流电压控制是三电平有SVG的控制重点。直流电压控制包括平衡控制和直流目标值控制。直流电压平衡控制可提高设备稳定运行的能力，直流电压目标值可调节控制降低了设备的有功损耗。
本专利正是在此背景下，在已有的理论研究支持下，展开此项技术的研究工作。
发明内容
为了解决背景技术提出的技术问题，本发明提供一种三电平SVG直流电压目标值可调节的控制方法，降低了设备有功损耗，尤其是直流部分的损耗和控制直流电压波动。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种三电平SVG直流电压目标值可调节的控制方法，包括如下步骤：
步骤一、将A、B、C三相调制波信号进行比较得到最大值Mmax；
步骤二、将调制波的目标值作为PI输入给定值，将比较得到最大值Mmax作为PI反馈值，输入PI调节进行PI调节；
步骤三、对步骤二的PI调节输出值进行限值控制；
步骤四、限值控制后的结果作为直流电压目标值的给定。
还包括直流电压平衡控制方法，包括如下步骤：
步骤一、采集网侧三相电压及三相电流并进行滤波处理，ua、ub、uc为电网电压，Ia、ib、ic为电流值；
步骤二、由三电平SVG的直流正、负电压经过滤波处理后得到直流电压差值△UDC；
步骤三、由SVG的直流电压差值△UDC、直流电容容值C、程序采样周期Ts得出零序电流目标值Iv0；
步骤四、零序电压预估：通过零序上的电流预估值来计算零序电压值V0；
步骤五、电压的校验和修正，上面的电流值和电压值是预估而来，需要通过一个电压的校验和修正的过程来保证输出的零序电压是正确的值；
步骤六、对得到的零序电压添加低通滤波模块来去除不必要的信号量；滤波后，对输出值进行限值控制，得到V01；
步骤七、对低通滤波及限幅后的零序电压值信号V01进行积分控制，计算得到零序电压值的直流偏差V01-e；
步骤八、三相调制波信号和上述的零序电压值信号V01以及直流偏差信号V01-e分别进行叠加运算后输出的信号作为调制波输出对三电平SVG进行控制。
进一步地，所述的步骤七的积分控制可以通过PI控制来实现，降低比例系数P的设置数值。
进一步地，所述的步骤六的低通滤波模块采用二阶butterworth低通滤波器来实现。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)直流电压目标值自动调节，计算三相调制波的最大值，使用最大调制波和调制波给定值进行比较，作为直流电压的目标值。通过自动调节降低直流电压目标值，降低直流电容电压，可降低直流部分损耗；
2)直流侧中点电位的不平衡也是制约该拓扑的一个重要因素，对输出的零序电压进行积分控制，得到在补偿偶次谐波时存在的零序电压直流偏差。零序电压的直流偏差叠加到调制波上，可抑制补偿偶次谐波时直流电压的不平衡问题。
附图说明
图1是三电平SVG基本拓扑结构；
图2是本发明的直流电压控制部分的直流电压目标值调节控制拓扑结构；
图3是本发明的直流电压控制部分的直流电压平衡控制拓扑结构；
图4是设备停止-启动后直流电压波形；
图5是注入的零序电压波形和电网电压波形对比。
具体实施方式
以下结合附图对本发明提供的具体实施方式进行详细说明。
三相三线制低压三电平低压SVG基本拓扑结构如图1所示。由于这种拓扑结构使用了12个功率管IGBT，其控制方法也随之复杂。
直流部分损耗设备有功损耗的重要组成部分，其直流部分瞬时有功功率可以通过以下公式计算：
Pdc(t)＝udc(t)*idc(t)＝udc(t)*C*(△udc(t)/dt)
其中：Pdc(t)为直流部分瞬时有功功率；
udc(t)为直流电压瞬时值；
idc(t)为直流电流值；
C为直流电容值；
△udc(t)为直流电压波动，为降低直流部分损耗可降低△udc(t)和udc(t)。
直流电压控制分为两个部分：
1)直流电压目标值自动调节
计算三相调制波的最大值，使用最大调制波和调制波给定值进行比较，作为直流电压的目标值。通过自动调节降低直流电压目标值，降低直流电容电压，可降低直流部分损耗。
2)三相三线制的直流电压平衡控制
直流侧中点电位的不平衡也是制约该拓扑的一个重要因素。采用零序电压注入方法来平衡直流电压的波动。
由上所述，控制1)直流电压目标值和2)三相三线制的直流电压平衡，是本文需要解决的两个技术问题。
如图2所示，本发明的直流电压目标值可调节的控制方法，包括如下步骤：
步骤一、将A、B、C三相调制波信号进行比较得到最大值Mmax；
步骤二、将调制波的目标值作为PI输入给定值，将比较得到最大值Mmax作为PI反馈值，输入PI调节进行PI调节；
步骤三、对步骤二的PI调节输出值进行限值控制
步骤四、限值控制后的结果作为直流电压目标值的给定。
限值根据SVG设备的不同等级具体制定限值的范围。
如图3所示，本发明的直流电压平衡控制方法，包括如下步骤：
步骤一、采集网侧三相电压及三相电流并进行滤波处理，ua、ub、uc为电网电压，Ia、ib、ic为电流值；
步骤二、由三电平SVG的直流正、负电压经过滤波处理后得到直流电压差值△UDC；
步骤三、由SVG的直流电压差值△UDC、直流电容容值C、程序采样周期Ts得出零序电流目标值：
Iv0＝-C*△UDC*1/Ts
其中：Iv0为零序电流目标值；
C为直流电容容值；
△UDC为直流电容正负差值；
Ts为程序采样周期；
步骤四、零序电压预估：通过零序上的电流预估值来计算零序电压值；其计算方法为：
Figure BDA0002631587160000041
其中：V0为零序电压目标值；
sa,sb,sc为电压符号；
ua,ub,uc为电网电压；
ia,ib,ic为电流值；
步骤五、电压的校验和修正，上面的电流值和电压值是预估而来，需要通过一个电压的校验和修正的过程来保证输出的零序电压是正确的值；
步骤六、需要注入的零序电压有较大的高频分量，需要使用低通滤波模块来去除不必要的信号量，这里采用二阶butterworth低通滤波器来实现。低通滤波器输出的零序电压值需要使用上下限值进行控制；对得到的零序电压添加低通滤波模块来去除不必要的信号量；滤波后，对输出值进行限值控制，得到V01；
步骤七、对低通滤波及限幅后的零序电压值信号V01进行积分控制，计算得到零序电压值的直流偏差V01-e；对输出的零序电压进行积分控制，得到在补偿偶次谐波时存在的零序电压直流偏差。
积分控制可以通过PI控制来实现，降低比例系数P的设置数值。
步骤八、三相调制波信号和上述的零序电压值信号V01以及直流偏差信号V01-e分别进行叠加运算后输出的信号作为调制波输出对三电平SVG进行控制。零序电压的直流偏差叠加到调制波上，可抑制补偿偶次谐波时直流电压的不平衡问题。
本发明的直流电压目标值调节方法计算三相调制波的最大值，使用最大调制波和调制波给定值进行比较，作为直流电压的目标值。通过自动调节降低直流电压目标值，降低直流电容电压，可降低直流部分损耗。
本发明的直流电压平衡控制方法特别用于在补偿偶次谐波的工况下的直流电压平衡控制；常规三电平设备不需要处理偶次谐波，但是针对三电平SVG，需要同时补偿多次谐波，常规算法在补偿偶次谐波时，直流电压平衡控制得不到有效的控制；见图4-5，使用零序电压的积分值来补偿SVG的输出电压的方法，可以有效的解决由补偿偶次谐波导致的直流电压不平衡问题。
以上实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于上述的实施例。上述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

Claims (3)

1.一种三电平SVG直流电压目标值可调节的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、将A、B、C三相调制波信号进行比较得到最大值Mmax；
步骤二、将调制波的目标值作为PI输入给定值，将比较得到最大值Mmax作为PI反馈值，输入PI调节进行PI调节；
步骤三、对步骤二的PI调节输出值进行限值控制；
步骤四、限值控制后的结果作为直流电压目标值的给定；
还包括直流电压平衡控制方法，包括如下步骤：
步骤一、采集网侧三相电压及三相电流并进行滤波处理，ua、ub、uc 为电网电压，Ia、ib、ic 为电流值；
步骤二、由三电平SVG的直流正、负电压经过滤波处理后得到直流电压差值△UDC；
步骤三、由SVG的直流电压差值△UDC、直流电容容值C 、程序采样周期Ts得出零序电流预估值Iv0 ；
步骤四、零序电压预估：通过零序上的电流预估值来计算零序电压值
Figure QLYQS_1
；
步骤五、电压的校验和修正，上面的电流值和电压值是预估而来，需要通过一个电压的校验和修正的过程来保证输出的零序电压是正确的值；
步骤六、对得到的零序电压添加低通滤波模块来去除不必要的信号量；滤波后，对输出值进行限值控制，得到
Figure QLYQS_2
1；
步骤七、对低通滤波及限幅后的零序电压值信号
Figure QLYQS_3
1进行积分控制，计算得到零序电压值的直流偏差/>
Figure QLYQS_4
1-e；
步骤八、三相调制波信号和上述的零序电压值信号
Figure QLYQS_5
1以及直流偏差信号/>
Figure QLYQS_6
1-e分别进行叠加运算后输出的信号作为调制波输出对三电平SVG进行控制。
2.根据权利要求1所述的一种三电平SVG直流电压目标值可调节的控制方法，其特征在于，所述的步骤七的积分控制通过PI控制来实现，降低比例系数P的设置数值。
3.根据权利要求1所述的一种三电平SVG直流电压目标值可调节的控制方法，其特征在于，所述的步骤六的低通滤波模块采用二阶butterworth 低通滤波器来实现。
CN202010812671.3A 2020-08-13 2020-08-13 一种三电平svg直流电压目标值可调节的控制方法 Active CN112003294B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010812671.3A CN112003294B (zh) 2020-08-13 2020-08-13 一种三电平svg直流电压目标值可调节的控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010812671.3A CN112003294B (zh) 2020-08-13 2020-08-13 一种三电平svg直流电压目标值可调节的控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112003294A CN112003294A (zh) 2020-11-27
CN112003294B true CN112003294B (zh) 2023-06-09

Family

ID=73472193

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010812671.3A Active CN112003294B (zh) 2020-08-13 2020-08-13 一种三电平svg直流电压目标值可调节的控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112003294B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106487258A (zh) * 2016-11-29 2017-03-08 西安奥特迅电力电子技术有限公司 一种基于零序电压注入的三电平中点电位平衡带校验修正的控制方法
CN109687747A (zh) * 2019-02-19 2019-04-26 东南大学 基于零序电压注入的t型三电平逆变器中点电位平衡与容错控制方法
CN110829432A (zh) * 2019-10-14 2020-02-21 北京精密机电控制设备研究所 一种apf的限幅方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106487258A (zh) * 2016-11-29 2017-03-08 西安奥特迅电力电子技术有限公司 一种基于零序电压注入的三电平中点电位平衡带校验修正的控制方法
CN109687747A (zh) * 2019-02-19 2019-04-26 东南大学 基于零序电压注入的t型三电平逆变器中点电位平衡与容错控制方法
CN110829432A (zh) * 2019-10-14 2020-02-21 北京精密机电控制设备研究所 一种apf的限幅方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112003294A (zh) 2020-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9509233B2 (en) Power converter, power generation system, control apparatus, and power conversion method
CN111313474B (zh) 一种改进的微电网并网预同步控制方法
CN110429603B (zh) 六开关七电平有源电力滤波器及补偿方法
CN112701894B (zh) 考虑桥臂电流的环流注入mmc模块电压波动抑制方法
CN113839388B (zh) 一种基于混合负载的有源电力滤波器电流双环控制方法
CN112600235B (zh) 一种柔性直流换流器等效阻抗的优化控制方法和装置
CN112653342A (zh) 一种静止坐标系下的复矢量电流环解耦控制装置及方法
CN114583702B (zh) Lcl型有源电力滤波器的并联电流控制系统及控制方法
CN110176770B (zh) 电网电压不平衡时mmc型有源电力滤波器的控制方法
CN112003294B (zh) 一种三电平svg直流电压目标值可调节的控制方法
CN108183483A (zh) 基于Lyapunov的三电平三相四线制SAPF非线性控制方法
CN108134391B (zh) 一种用于电网电压波形畸变的三相pwm整流器的控制方法
CN116979535A (zh) 一种用于有源电力滤波器的双重谐波电流检测方法
CN116722750A (zh) 一种单相-三相变换器及其综合协调控制方法
Wei et al. Performance analysis and improvement of output current controller for three-phase shunt active power filter
CN113890061B (zh) 一种多源配网主动孤岛并网过程中冲击电流的平抑方法
CN111431428B (zh) 基于同步参考坐标系下分离源逆变器解耦控制方法
CN112003307B (zh) 一种可补偿偶次谐波的三电平apf直流电压平衡控制方法
CN113395000B (zh) 基于电流观测器的pwm脉宽动态调节及其中点平衡方法
Yang et al. A hybrid static compensator for dynamic reactive power compensation and harmonic suppression
CN113824130B (zh) 一种电能质量综合治理装置直流侧电压波动补偿控制方法
CN117155138B (zh) 三电平四象限变频器及其控制方法
CN111030474B (zh) 一种高压级联的谐波电源装置及控制方法
Chen et al. A DC-link voltage balancing strategy based on controllable neutral current injected for T-type three-level active power filter
CN118432184B (zh) 一种无额外附加传感器的并网逆变器鲁棒性增强方法

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
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20220507

Address after: 114051 No. 108 Keji Road, Lishan District, Anshan City, Liaoning Province

Applicant after: Liaoning Rongxin Xingye Power Electronic Technology Co.,Ltd.

Address before: 114044 No.108, Keji Road, Tiedong District, Anshan City, Liaoning Province

Applicant before: LIAONING RONGXIN INDUSTRIAL ELECTRIC POWER TECHNOLOGY CO.,LTD.

CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: 114051 No. 108 Keji Road, Lishan District, Anshan City, Liaoning Province

Applicant after: Liaoning Rongxin Power Electronics Technology Co.,Ltd.

Address before: 114051 No. 108 Keji Road, Lishan District, Anshan City, Liaoning Province

Applicant before: Liaoning Rongxin Xingye Power Electronic Technology Co.,Ltd.

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant