CN113612232B - 应用于对称桥式调压装置的最大功率点盲估计方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电能质量低电压治理领域，公开一种应用于对称桥式调压装置的最大功率点盲估计方法及系统，以便捷地实现使调压装置稳定工作在最大功率点处。方法包括：通过检测母线电压波动情况，调整输出电压的上限，保证在输入功率足够的情况下，逆变输出电压稳定在设定值，而在输入功率不足的情况下，逆变输出电压能够自适应调整，使调压装置稳定工作在最大功率点处。
Description
技术领域
本发明涉及电能质量低电压治理领域，尤其涉及一种应用于对称桥式调压装置的最大功率点盲估计方法及系统。
背景技术
随着居民用电器的增多以及人民对生活要求的提高，很多台区出现末端用户低电压问题。线路末端配电分为单相配电和三相配电，对于三相配电的末端分支，采用三相对称桥式调压装置对用户进行抬压。对于对称桥式电力电子装置，整流模块的输出电压为逆变模块的能量来源，但由于其整流模块与逆变模块分离，因此逆变输出能力受制于整流侧功率限制。其中，整流模块是将交流电转化成直流电，逆变模块是将直流电转化成交流电，二者之间的直流部分通过母线电容进行关联。两功能模块的系统关系为：通过整流模块对母线进行充电，利用母线的电压再实现逆变的功能，整流过程与逆变过程同时进行。
根据能量守恒定律，在不考虑设备损耗时，整流模块的输入功率与逆变模块的输出功率相等，因此逆变模块的输出功率不能高于整流模块的最大输入能力。若采用一个处理器对整流和逆变模块进行控制，处理器可以检测整流的最大功率，从而在逆变输出时给定输出上限，但对于整流模块和逆变模块分离的对称桥调压装置，逆变模块不能够实时得到整流能量信息，可能会出现整流模块输入功率不足使得逆变输出不稳定的现象。
发明内容
本发明目的在于公开一种应用于对称桥式调压装置的最大功率点盲估计方法及系统，以便捷地实现使调压装置稳定工作在最大功率点处。其中，“最大功率点”的含义是：在基于当前电网环境下，能够保证母线正常工作的最大输出功率，最大功率点受制于电网环境，特别是受制于设备进线端的电压和电流。
为达上述目的，本发明公开一种应用于对称桥式调压装置的最大功率点盲估计方法，包括：
步骤1：设定母线电压阈值，包括正常输出电压时的近似母线电压域值U1和降低输出电压时的降额母线电压阈值U2，并设定输出电压目标值Un；
步骤2：逆变模块实时采集并通过滑动平均值滤波算法计算母线电压有效值Udc；所述逆变模块与整流模块分离并经母线进行连接，且所述整流模块经母线电容为所述逆变模块提供能量来源；
步骤3：若计算得到的Udc高于U1时，检测此时的输出电压，若此时逆变模块的输出电压小于Un，则提高输出电压，使输出电压逐步达到Un，逆变输出完成；若计算得到的Udc不高于U1，则进入步骤4；
步骤4：若计算得到的Udc低于U2，则降低逆变模块的输出电压，并持续检测Udc，进入步骤5判断，否则进入步骤6；
步骤5：若Udc高于U2，并进入步骤6，若Udc此时没有高于U2，则进入步骤4；
步骤6：逐渐提高逆变模块的输出电压，实时检测Udc，当U2<Udc<U1时，则继续增大逆变模块的输出电压；当Udc>U1时，则进入步骤3；否则，进入步骤4。
本发明中，所谓“盲估计”即指上述步骤3至步骤6动态调节的过程，最终结果并非得到一个估计值，而是得到最大功率点的状态。
优选地，U1低于正常工作时母线电压0.5V-2.5V，U2设定值比工作时母线电压低5V-10V；输出电压目标值Un根据用户的额度电压以及线路压降情况进行综合设定。
优选地，在母线拉低导致逆变模块降低输出电压的工况下，降低逆变模块输出电压通过逐步降低电压幅值的方式，且降低电压幅值采用等间隔比例缩小的方式，每次间隔10-20个采样点，输出电压的比例缩小至原先的98％-99％，从而实现了输出电压的快速平滑降低。
优选地，在母线电压恢复之后的升压阶段，逆变电压采用逐点递增电压幅值的方式提高逆变电压，且电压提速度幅度小于电压降低的速度。
为达上述目的，本发明还公开一种应用于对称桥式调压装置的最大功率点盲估计系统，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。
本发明具有以下有益效果：
逆变模块不需要通过通信的方式获取整流模块的最大功率，仅通过检测母线电压波动情况，调整输出电压的上限，保证在输入功率足够的情况下，逆变输出电压稳定在设定值，而在输入功率不足的情况下，逆变输出电压能够自适应调整，使调压装置稳定工作在最大功率点处。
下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是发明实施例中最大功率点盲估计方法流程图。
图2是发明实施例中输入功率受限时电压补偿过程示意图。
图3是发明实施例中输入功率受限到输入功率恢复时电压补偿过程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1
本实施例公开一种应用于背靠背式调压装置的最大功率点盲估计方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤1：设定母线电压阈值：正常输出电压时的近似母线电压域值和降低输出电压时的降额母线电压阈值，分别为U1和U2；设定输出电压目标值Un。
步骤2：逆变模块实时采集并计算母线电压有效值，为了能及时并有效地使用母线电压有效值，采用10个点的滑动均值滤波算法，得到相对稳定的母线电压有效值Udc。
在该步骤中，由于Udc是滑动均值滤波算法计算得出，故又称之为“滑动有效值”。
步骤3：若计算得到的Udc高于U1时，检测此时的输出电压，若此时逆变模块的输出电压小于Un，则提高输出电压，使输出电压逐步达到Un，逆变输出完成；若计算得到的Udc不高于U1，则进入步骤4。
步骤4：若计算得到的Udc低于U2，则降低逆变模块的输出电压，并持续检测Udc，进入步骤5判断，否则进入步骤6。
步骤5：若Udc高于U2，并进入步骤6，若Udc此时没有高于U2，则进入步骤4。
步骤6：逐渐提高逆变模块的输出电压，实时检测Udc，当U2<Udc<U1时，则继续增大逆变模块的输出电压；当Udc>U1时，则进入步骤3；否则，进入步骤4。
进一步地，
在设定母线电压阈值时，考虑到设备的正常工作与保护的兼容性，U1和U2的设定值均小于正常工作时的母线电压值，如正常工作时母线电压700V，则U1略低于700V(如设为698V)，U2设定值比工作时母线电压低5V-10V为宜(如设为690V)；输出电压目标值Un根据用户的额度电压以及线路压降等情况设定，一般设置为220V-240V；
在母线拉低导致逆变模块降低输出电压的工况下，降低逆变模块输出电压通过逐步降低电压幅值的方式，为保证输出电压的平滑变化，降低电压幅值采用等间隔比例缩小的方式，每次间隔10-20个采样点，输出电压的比例就缩小至原先的98％-99％，从而实现了输出电压的快速平滑降低。
在母线电压恢复之后的升压阶段，逆变电压采用逐点递增电压幅值的方式提高逆变电压，考虑到安全稳定的原则，电压提速度幅度远小于电压降低的速度，可以保证补偿电压在整流功率受限时的微小调整以及整流功率恢复时的正常补偿。
图2是输入功率受限时电压补偿过程示意图，以输出电压降低1周期和抬升2周期为例，输出电压的相位保持线性变化，输出电压的幅值在降压过程中采用等间隔比例缩小的方式，没隔一定数量的采样点，输出电压幅值就会按照一定的比例降低，直到母线恢复为止；输出电压的幅值在升压过程中逐点进行线性增长，为防止母线频繁波动，抬压过程重的增长幅度远小于降压过程中的降低幅度，保证系统的稳定性。
图3是输入功率受限到输入功率恢复时电压补偿过程示意图，在输入功率受限的工况下，输出电压降低时，母线电压回逐步升高，母线电压升高至一定电压阈值时，输出电压会继续增大，这个过程是一个母线电压和输出电压都进行微小波动的过程；而输入功率恢复之后，由于逆变模块输出电压回一直尝试输出额度值，因此最终输出电压能够恢复到额度值。
实施例2
与上述实施例相对应的，本实施例公开一种应用于对称桥式调压装置的最大功率点盲估计系统，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述实施例中相对应方法的步骤。
综上，本发明上述各实施例所分别公开的应用于对称桥式调压装置的最大功率点盲估计方法及系统，至少具有以下有益效果：
逆变模块不需要通过通信的方式获取整流模块的最大功率，仅通过检测母线电压波动情况，调整输出电压的上限，保证在输入功率足够的情况下，逆变输出电压稳定在设定值，而在输入功率不足的情况下，逆变输出电压能够自适应调整，使调压装置稳定工作在最大功率点处。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种应用于对称桥式调压装置的最大功率点盲估计方法，其特征在于，包括：
步骤1：设定母线电压阈值，包括正常输出电压时的近似母线电压阈值 U1和降低输出电压时的降额母线电压阈值U2，并设定输出电压目标值Un；
步骤2：逆变模块实时采集并通过滑动平均值滤波算法计算母线电压有效值Udc；所述逆变模块与整流模块分离并经母线进行连接，且所述整流模块经母线电容为所述逆变模块提供能量来源；
步骤3：若计算得到的Udc高于U1时，检测此时的输出电压，若此时逆变模块的输出电压小于Un，则提高输出电压，使输出电压逐步达到Un，逆变输出完成；若计算得到的Udc不高于U1，则进入步骤4；
步骤4：若计算得到的Udc低于U2，则降低逆变模块的输出电压，并持续检测Udc，进入步骤5判断，若计算得到的Udc高于U2，则进入步骤6；
步骤5：若Udc高于U2，并进入步骤6，若Udc此时没有高于U2，则进入步骤4；
步骤6：逐渐提高逆变模块的输出电压，实时检测Udc，当U2<Udc<U1时，则继续增大逆变模块的输出电压；当Udc>U1时，则进入步骤3；当Udc<U2时，则进入步骤4。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，U1低于正常工作时母线电压0.5 V-2.5V，U2设定值比工作时母线电压低5V-10V；输出电压目标值Un根据用户的额度电压以及线路压降情况进行综合设定。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在母线拉低导致逆变模块降低输出电压的工况下，降低逆变模块输出电压通过逐步降低电压幅值的方式，且降低电压幅值采用等间隔比例缩小的方式，每次间隔10-20个采样点，输出电压的比例缩小至原先的98%-99%，从而实现了输出电压的快速平滑降低。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在母线电压恢复之后的升压阶段，逆变电压采用逐点递增电压幅值的方式提高逆变电压，且电压提速度幅度小于电压降低的速度。
5.一种应用于对称桥式调压装置的最大功率点盲估计系统，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求1至4任一所述方法的步骤。
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