CN115912370A - 基于pqr变换的dvr模式自切换电压暂降优化控制方法 - Google Patents
基于pqr变换的dvr模式自切换电压暂降优化控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115912370A CN115912370A CN202211257739.1A CN202211257739A CN115912370A CN 115912370 A CN115912370 A CN 115912370A CN 202211257739 A CN202211257739 A CN 202211257739A CN 115912370 A CN115912370 A CN 115912370A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- voltage
- phase
- dvr
- pqr
- load
- 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.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 238000005457 optimization Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 230000009466 transformation Effects 0.000 title claims abstract description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 15
- 238000010606 normalization Methods 0.000 claims description 12
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 claims description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 7
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 claims 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract description 4
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization 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
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于PQR变换的DVR模式自切换电压暂降优化控制方法。本发明以动态电压恢复器(DVR)为研究对象，基于DVR完全补偿策略与同相位补偿策略下锁相环是否锁定电网相角，在PQR坐标系下，提出一种基于PQR变换的DVR模式自切换电压暂降优化控制方法。本发明的有益效果是：在电网故障期间，根据电网电压故障水平大小与负载相角敏感度，控制系统锁相环接触跟踪负载相角，进而跟踪电网相角，实现DVR完全补偿策略与同相位补偿策略的自动平滑切换，有效降低补偿电压大小。
Description
技术领域
本发明属于电力系统电压稳定支撑技术领域，涉及一种基于PQR变换的DVR模式自切换电压暂降优化控制方法。
背景技术
由于敏感负载的集成度增加，电压暂降是电力系统中的一个主要问题。DVR系统能够补偿这些短暂的电压暂降。目前的DVR控制策略在电压暂降的过程中，通过采用单一的完全补偿控制策略虽然能够负载电压的失真畸变最小化，但是对于故障变化没有适应性，单一控制导致DVR所需补偿电压幅度较大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术存在的缺陷，提供一种基于PQR变换的DVR模式自切换优化控制方法，在电网故障期间，根据电网电压故障水平大小与负载相角敏感度，控制系统锁相环接触跟踪负载相角，进而跟踪电网相角，实现DVR完全补偿策略与同相位补偿策略的自动平滑切换，避免使用单一控制策略，面对故障具有一定的适应性，且有效降低DVR补偿电压的大小。
本发明采用的技术方案如下：一种基于PQR变换的DVR模式自切换电压暂降优化控制方法，该方法用于电网故障导致负载电压跳变或是相角跳变时，控制动态电压恢复器DVR对负载电压进行电压补偿，使得敏感负载不会引发切断操作；具体过程如下：
(1)负载电压发生电压故障时，DVR控制系统锁相环PLL锁定故障前负载相角
使DVR逆变器控制采用完全补偿策略(Pre-Sag)对负载电压进行补偿；
(2)将DVR直流侧电压Vdc作为模式切换参考值m，达到设定值时，DVR逆变器发出DVR控制策略切换信号，此时DVR控制系统锁相环解除锁定故障前负载相角
转变为跟踪电网相角
使得DVR逆变器控制采用同相位补偿策略(In-Phase)对负载电压进行补偿。
进一步地，步骤(1)中，当负载电压发生电压幅值跳变或是相角跳变时，锁相环锁定故障前负载相角为
DVR控制系统锁相环PLL电路中，PLL输出的相角
用于生成αβ坐标系下电压值Vαβ，基于PQR变换，将DVR并网系统中的各个变量，包括电网电压VGrid、负载电压VLoad，从abc三相坐标系下变换至PQR坐标系下；所述PQR变换具体为：
其中，
为锁相环基准参考电压；VαREF为基准参考电压的α轴分量；VβREF为基准参考电压的β轴分量；vp，q，r分别为PQR坐标下的控制电压的P轴分量，Q轴分量与R轴分量；va，b，c分别为abc三相坐标系下的控制电压的a相电压、b相电压与c相电压。
在PQR坐标系下，DVR并网系统采用前馈补偿策略控制DVR，对负载电压进行补偿。
进一步地，步骤(2)中，当DVR控制系统检测到所述模式切换参考值m达到设定值时，PLL解除锁定负载相角，转变为跟踪当前电网电压相角
进而生成新的αβ坐标系下电压值Vαβ，从abc三相坐标系下变换至PQR坐标系下；所述设定值根据实际系统所需控制指标而定。
其中，
为锁相环基准参考电压；VαREF为基准参考电压的α轴分量；VβREF为基准参考电压的β轴分量；vp，q，r分别为PQR坐标下的控制电压的P轴分量，Q轴分量与R轴分量；va，b，c分别为abc三相坐标系下的控制电压的a相电压、b相电压与c相电压。
基于PQR变换，通过前馈补偿策略控制DVR逆变器，得到在此情况下的DVR并网系统的逆变器调制信号，对负载电压进行补偿。
进一步地，所述锁相环基准参考电压
由参考信号发生器(reference signalgenerator，RSG)与锁相环锁定的相角
确定；所述参考信号发生器包含abc-αβ变换模块，信号归一化电路；所述信号归一化模块用于在任意电压情况下得到正弦且相互正交的基准参考电压
具体包含信号归一化电路、带通滤波器(Bandpass Filter，BPF)。所述信号归一化电路同时计算αβ坐标系下电压的归一化中间值：
其中，
为归一化中间值的α轴分量；
为归一化中间值的β轴分量；Vα为αβ坐标系下abc-αβ变换模块输出电压的α轴分量；Vβ为αβ坐标系下abc-αβ变换模块输出电压的β轴分量。所述归一化中间值经过BPF后得到所述锁相环基准参考电压
本发明具有的有益效果如下：本发明能够制定满足用于解决敏感负载电压暂降补偿的DVR模式自切换控制方法，根据电网电压故障水平大小与负载相角敏感度，系统锁相环跟解除踪负载相角，逐步转为跟踪电网相角，实现DVR完全补偿策略与同相位补偿策略的自动平滑切换，避免使用单一控制策略，具有一定的适应性，且有效降低DVR补偿电压的大小。
附图说明
图1为模式自切换过程的向量示意图；
图2为所述模式自切换优化控制方法步骤示意图；
图3是本发明模式自切换优化控制的DVR控制框图；
图4是本发明应用例中所述模式自切换优化控制的RSG电路示意图；
图5是本发明应用例中所述模式自切换优化控制的仿真波形结果。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。
在本发明的一个较佳实施例中，提供了一种基于PQR变换的DVR模式自切换电压暂降优化控制方法，以下简称模式自切换优化控制方法。
当电网故障导致负载电压跳变或是相角跳变时，控制DVR对负载电压进行电压补偿，使得敏感负载不会引发切断操作。如图1所示，具体过程为：负载电压发生电压故障时，DVR控制系统锁相环锁定故障前负载相角
如图1中的(a)图，使DVR逆变器控制采用完全补偿策略(Pre-Sag)对负载电压进行补偿，输出DVR电压V′DVR使得故障后的负载电压V′Load与故障前的负载电压VLoad在幅值与相角上保持一致；当模式切换参考值m达到设定值时，DVR逆变器发出DVR控制策略切换信号，此时控制系统锁相环解除锁定负载相角，逐渐由跟踪负载相角转变为跟踪电网相角，如图1中的(b)-(c)图；最后，锁相环锁定跟踪电网相角，DVR逆变器控制采用同相位补偿策略(In-Phase)对负载电压进行补偿，如图1中的(d)图。
如图2所示，所述模式切换参考值m为DVR直流侧电压Vdc；所述模式自适应切换采用如下步骤实现DVR完全补偿策略与同相位补偿策略的切换：
步骤一：检测负载电压与相角，判断故障是否发生。
步骤二：当负载电压发生电压幅值跳变或是相角跳变时，DVR控制系统检测DVR直流侧电压Vdc作为所述模式切换参考值m；故障初期阶段，控制系统锁相环锁住故障前负载相角
DVR逆变器工作在完全补偿策略下。具体为：首先，锁相环锁定故障前负载相角，为
所述PLL电路中，PLL输出的相角
用于生成αβ坐标系下电压值Vαβ。其次，基于PQR变换，将系统变量，包括电网电压VGrid、负载电压VLoad等，从abc三相坐标系下变换至PQR坐标系下；所述PQR变换具体为：
其中，
为锁相环基准参考电压。VαREF为基准参考电压的α轴分量；VβREF为基准参考电压的β轴分量；vp，q，r分别为PQR坐标下的控制电压的P轴分量，Q轴分量与R轴分量；va，b，c分别为abc三相坐标系下的控制电压的a相电压、b相电压与c相电压。
最后，在PQR坐标系下，系统采用如图3所示的前馈补偿策略对DVR进行控制，补偿负载电压。
步骤三：检测所述模式切换参考值m达到设定值，所述PLL解除锁定负载相角，转变为跟踪当前电网电压相角，进而生成新的αβ坐标系下电压值Vαβ。同样地，基于PQR变换：
其中，
为锁相环基准参考电压；VαREF为基准参考电压的α轴分量；VβREF为基准参考电压的β轴分量；vp，q，r分别为PQR坐标下的控制电压的P轴分量，Q轴分量与R轴分量；va，b，c分别为abc三相坐标系下的控制电压的a相电压、b相电压与c相电压。得到在此情况下控制信号值，并通过前馈补偿策略控制DVR，对负载电压进行补偿。
如图4所示，所述锁相环基准参考电压
由参考信号发生器(reference signalgenerator，RSG)与锁相环锁定的相角
(DVR采用完全补偿策略时为
DVR采用同相位补偿策略
)确定；所述参考信号发生器包含abc-αβ变换模块，信号归一化电路；所述归一化模块作用是为了在任意电压情况下得到正弦且相互正交的基准参考电压
具体包含信号归一化电路、带通滤波器(Bandpass Filter，BPF)。所述归一化电路同时计算αβ坐标系下电压的归一化中间值：
其中，
为归一化中间值的α轴分量；
为归一化中间值的β轴分量；Vα为αβ坐标系下abc-αβ变换模块输出电压的α轴分量；Vβ为αβ坐标系下abc-αβ变换模块输出电压的β轴分量。所述归一化中间值经过BRF后得到所述锁相环基准参考电压
本发明能够制定满足用于解决敏感负载电压暂降补偿的DVR模式自切换控制方法，根据电网电压故障水平大小与负载相角敏感度，系统锁相环跟解除踪负载相角，逐步转为跟踪电网相角，实现DVR完全补偿策略与同相位补偿策略的自动平滑切换，避免使用单一控制策略，具有一定的适应性，且有效降低DVR补偿电压的大小，有利于DVR长时间补偿工作。
为验证本发明的有效性，后续应用例中采用双馈风机相关数据实现了上述方法，具体步骤不再赘述，主要给出其技术效果和实现细节。
应用实施例
本应用实施例中使用MATLAB/Simulink软件平台搭建了本发明DVR系统结构，敏感负载选择为双馈异步风力发电机组，并针对案例数据展示实施效果。
运行环境：
Intel Core i3-10105 CPU 3.70GHz，16GB内存，Microsoft Windows 10X64
MATLAB 2020b
实施结果：
本发明设置在1s时产生电压故障，具体为电压幅值按照国家低电压穿越技术要求，电压幅值暂降80％，而后在3秒内缓慢上升至90％，同时相角产生60°的跳变。如图5中的(a)所示，在电网正常运行时，电网相角与负载相角由于线路损耗，有很小的相角差，但仍可以认为是同一相角；当故障产生时，锁相环锁定故障前时刻的负载相角，即风电机组的相角，在故障发生前期，锁相环相角锁定跟踪风电机组相角。当模式切换参考值m达到设定值，具体为风电机组电压正常运行的最低标准0.8p.u时，系统自行切换至同相位补偿模式，锁相环解除锁定，开始跟踪电网当前相角。如图5中的(b)所示，进行模式切换后，故障后期DVR由于进入同相位补偿阶段，即在2.8s时，DVR补偿出力减小。所以相较于单一模式(完全补偿策略)，所述模式自切换优化控制方法能够保证风电机组机端电压稳定的同时，减小DVR的补偿电压。
根据本案例结果可以看出，采用本发明所述模式自切换优化控制方法，不仅能保证风电机组机端电压稳定，即解决敏感负载的电压暂降问题，还能根据电压故障水平，通过实时自动切换DVR控制策略，实现负载电压失真畸变最小化的同时，减少DVR补偿电压的大小，有利于DVR长时间补偿工作。
应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的范围上做的替代、等效方法以及方案。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
Claims (4)
1.一种基于PQR变换的DVR模式自切换电压暂降优化控制方法，其特征在于，该方法用于电网故障导致负载电压跳变或是相角跳变时，控制动态电压恢复器DVR对负载电压进行电压补偿，使得敏感负载不会引发切断操作；具体过程如下：
(1)负载电压发生电压故障时，DVR控制系统锁相环PLL锁定故障前负载相角
使DVR逆变器控制采用完全补偿策略(Pre-Sag)对负载电压进行补偿；
(2)将DVR直流侧电压Vdc作为模式切换参考值m，达到设定值时，DVR逆变器发出DVR控制策略切换信号，此时DVR控制系统锁相环解除锁定故障前负载相角
转变为跟踪电网相角
使得DVR逆变器控制采用同相位补偿策略(In-Phase)对负载电压进行补偿。
2.根据权利要求1所述的一种基于PQR变换的DVR模式自切换电压暂降优化控制方法，其特征在于：步骤(1)中，当负载电压发生电压幅值跳变或是相角跳变时，锁相环锁定故障前负载相角为
DVR控制系统锁相环PLL电路中，PLL输出的相角
用于生成αβ坐标系下电压值Vαβ，基于PQR变换，将DVR并网系统中的各个变量，包括电网电压VGrid、负载电压VLoad，从abc三相坐标系下变换至PQR坐标系下；所述PQR变换具体为：
其中，
为锁相环基准参考电压；VαREF为基准参考电压的α轴分量；VβREF为基准参考电压的β轴分量；vp，q，r分别为PQR坐标下的控制电压的P轴分量，Q轴分量与R轴分量；va，b，c分别为abc三相坐标系下的控制电压的a相电压、b相电压与c相电压。
在PQR坐标系下，DVR并网系统采用前馈补偿策略控制DVR，对负载电压进行补偿。
3.根据权利要求1所述的一种基于PQR变换的DVR模式自切换电压暂降优化控制方法，其特征在于：步骤(2)中，当DVR控制系统检测到所述模式切换参考值m达到设定值时，PLL解除锁定负载相角，转变为跟踪当前电网电压相角
进而生成新的αβ坐标系下电压值Vαβ，从abc三相坐标系下变换至PQR坐标系下；所述设定值根据实际系统所需控制指标而定。
其中，
为锁相环基准参考电压；VαREF为基准参考电压的α轴分量；VβREF为基准参考电压的β轴分量；vp，q，r分别为PQR坐标下的控制电压的P轴分量，Q轴分量与R轴分量；va，b，c分别为abc三相坐标系下的控制电压的a相电压、b相电压与c相电压。
基于PQR变换，通过前馈补偿策略控制DVR逆变器，得到在此情况下的DVR并网系统的逆变器调制信号，对负载电压进行补偿。
4.根据权利要求2所述的一种基于PQR变换的DVR模式自切换电压暂降优化控制方法，其特征在于：所述锁相环基准参考电压
由参考信号发生器(reference signalgenerator，RSG)与锁相环锁定的相角
确定；所述参考信号发生器包含abc-αβ变换模块，信号归一化电路；所述信号归一化模块用于在任意电压情况下得到正弦且相互正交的基准参考电压
具体包含信号归一化电路、带通滤波器(Bandpass Filter，BPF)。所述信号归一化电路同时计算αβ坐标系下电压的归一化中间值：
其中，
为归一化中间值的α轴分量；
为归一化中间值的β轴分量；Vα为αβ坐标系下abc-αβ变换模块输出电压的α轴分量；Vβ为αβ坐标系下abc-αβ变换模块输出电压的β轴分量。所述归一化中间值经过BPF后得到所述锁相环基准参考电压
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211257739.1A CN115912370A (zh) | 2022-10-12 | 2022-10-12 | 基于pqr变换的dvr模式自切换电压暂降优化控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211257739.1A CN115912370A (zh) | 2022-10-12 | 2022-10-12 | 基于pqr变换的dvr模式自切换电压暂降优化控制方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115912370A true CN115912370A (zh) | 2023-04-04 |
Family
ID=86490385
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211257739.1A Pending CN115912370A (zh) | 2022-10-12 | 2022-10-12 | 基于pqr变换的dvr模式自切换电压暂降优化控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115912370A (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN202602293U (zh) * | 2012-05-16 | 2012-12-12 | 甘肃省电力公司电力科学研究院 | 直流电容器储能型动态电压恢复器的电压跌落补偿装置 |
| CN105703362A (zh) * | 2016-03-18 | 2016-06-22 | 广东工业大学 | 一种分散式电能质量调节系统 |
| CN207117292U (zh) * | 2017-05-16 | 2018-03-16 | 六安职业技术学院 | 一种冰箱电压补偿系统 |
-
2022
- 2022-10-12 CN CN202211257739.1A patent/CN115912370A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN202602293U (zh) * | 2012-05-16 | 2012-12-12 | 甘肃省电力公司电力科学研究院 | 直流电容器储能型动态电压恢复器的电压跌落补偿装置 |
| CN105703362A (zh) * | 2016-03-18 | 2016-06-22 | 广东工业大学 | 一种分散式电能质量调节系统 |
| CN207117292U (zh) * | 2017-05-16 | 2018-03-16 | 六安职业技术学院 | 一种冰箱电压补偿系统 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| CHRISTOPH MEYER等: "Experimental verification of an optimized control strategy for a medium-voltage DVR", 《IEEE》, pages 1 - 7 * |
| HYOSUNG KIM等: "Reference wave generation in dynamic voltage restorers by use of PQR power theory", 《IEEE》, pages 1452 - 1457 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11979025B2 (en) | Dual-mode combined control method for multi-inverter system based on double split transformer | |
| CN111146809B (zh) | 一种基于改进锁相环的并网逆变器暂态致稳控制方法 | |
| CN111969567B (zh) | 混联型直流输电系统受端交流故障处理方法及系统 | |
| CN110601572B (zh) | 一种补偿指令电流获取方法、装置及设备 | |
| CN110289618A (zh) | 一种多功能储能变流器并网电能质量补偿控制方法 | |
| CN108110760B (zh) | 一种计及电网谐波和负载谐波的微电网系统谐波协调控制方法 | |
| CN114123325A (zh) | 提升电力系统传统保护动作性能的变流器控制方法及系统 | |
| CN115912370A (zh) | 基于pqr变换的dvr模式自切换电压暂降优化控制方法 | |
| CN107196335B (zh) | 一种双馈风机系统以及抑制电网电压快速波动的方法 | |
| CN116365830A (zh) | 一种基于网络构造型变换器的负序电流抑制系统及方法 | |
| CN116154860A (zh) | 用于低电压穿越下无功支撑的光伏逆变器锁相环改进方法 | |
| CN114069727B (zh) | 一种用于柔性互联配电网的换流器控制切换方法及系统 | |
| CN111884210B (zh) | 基于谐波分析的直流分层接入下换相失败控制方法及系统 | |
| CN109802390B (zh) | 一种抑制svg谐波谐振的控制方法 | |
| CN110829452B (zh) | 减小交直流混合配电网故障穿越冲击的无功电流控制方法 | |
| CN115207912B (zh) | 弱电网不对称电压跌落故障下并网变流器的小信号稳定性增强控制策略 | |
| CN112383082B (zh) | 一种光储混合系统及其多模态冗余控制方法 | |
| CN116014692B (zh) | 基于电压矢量动态追踪控制的构网型vsc故障电流抑制方法 | |
| Khater et al. | Voltage Control of a Three-Phase Distribution Grid using a DC Microgrid-Fed STATCOM | |
| CN115173409B (zh) | 一种基于改进锁相环的双馈风力发电机组的不对称低电压穿越控制策略 | |
| CN111864814B (zh) | 一种电网频率动态和电网电压动态的优化控制方法及装置 | |
| CN112769117B (zh) | 一种防止直流电网过电压的控制方法 | |
| CN111600310B (zh) | 一种统一电能质量调节器控制方法 | |
| CN117200229B (zh) | 用于提升并网逆变器小干扰稳定性的矢量同步方法及系统 | |
| CN115513938B (zh) | 一种并网逆变器暂态稳定性优化控制系统及方法 |
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 |