【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電力調度與電網運行領域，具體涉及一種畸變電網下電力彈簧改進控制方法。
技術介紹
1、由于風能、太陽能等可再生能源(renewable?energy?sources，res)發電具有清潔無污染、可持續利用等特點，res發電受到世界各國學者的廣泛關注，由于res發電的不可預測性，當大規模高比例的res發電系統并入電網，勢必給電網帶來沖擊，引起電網電壓波動，給電力系統的穩定運行帶來安全隱患。針對res發電的不可預測性與電力系統傳統運行模式之間的矛盾，電網公司采取多種解決措施，主要包括安裝儲能裝置、電力調度、分時電價等，但是這些措施都存在著一些缺陷，例如儲能裝置存儲電量有限、價格昂貴，廢棄的蓄電池會對環境造成污染，電力調度實時性較差很難實現快速響應等。
2、針對上述問題，中國香港大學的shu?yuen(ron)hui課題組提出了一種新型的電力電子裝置“電力彈簧(electric?spring，簡稱es)”，電力彈簧能有效地解決因可再生能源發電波動引起的功率不平衡問題。es將電力領域的負載分為兩大類，關鍵負載和非關鍵負載，es和非關鍵負載串聯組成智能負載，使智能負載消耗的功率能自動跟隨發電側功率的變換而變化，并起到穩定關鍵負載兩端電壓的作用。
3、目前有關es的研究成果大多基于理想電網電壓下，當電網電壓波動時，通過es提供無功功率補償來穩定關鍵負載電壓。隨著電力電子技術的飛速發展，各種整流、逆變等非線性裝置接入電網，給電網帶來大量的諧波。當電網電壓畸變時，為保證關鍵負載的正常使用，es在穩定關鍵負載電
4、相比于δ控制算法，目前es應用最為廣泛的是基于有效值的pi控制方法，這種控制方法只需測量關鍵負載電壓和非關鍵負載上電流，具有參數依賴少、控制方式簡單等優點，但是這種控制方法同樣也存在缺陷，畸變電網下es只能穩定關鍵負載電壓而不能抑制關鍵負載電壓上的諧波。針對這一不足，本專利技術首次基于es應用最廣泛的pi控制方法，實現了畸變電網下es的穩壓和抑制諧波功能。本專利技術首先研究了畸變電網下es諧波補償的原理，然后分析了lc濾波器對高頻諧波的幅值和相位偏移影響并提出一種相應的校正方法。與現有的控制方法相比，本專利技術提出的方法不需要改變es的拓撲結構，實現方式更為簡單，僅在es現有pi控制方法的基礎上增加一個諧波補償環節，即可使es在畸變電網下同時具備穩定關鍵負載電壓并抑制關鍵負載電壓上的諧波功能。
技術實現思路
1、專利技術目的：針對現有技術中的不足，本專利技術提出一種畸變電網下電力彈簧改進控制方法，無需改變es的拓撲結構，實現方式更為簡單，僅在es現有pi控制方法的基礎上增加一個諧波補償環節，即可使es在畸變電網下同時具備穩定關鍵負載電壓并抑制關鍵負載電壓上的諧波功能。
2、技術方案：本專利技術公開一種畸變電網下電力彈簧優化控制方法，包括無功補償pi控制部分和es諧波補償部分，當電壓vg波動時，es無功補償pi控制部分提供無功功率補償穩定關鍵負載電壓；通過es輸出諧波電壓，補償關鍵負載上的諧波電流，es輸出諧波電壓包括以下步驟：
3、1)分析畸變電網下es諧波補償原理，通過單相dq變換檢測電網電壓的諧波部分vgh，求得es所需輸出的諧波補償電壓vesh；
4、2)考慮lc濾波器對高頻諧波的幅值和相位偏移影響，并設計對應的幅值和相位校正環節，對vesh進行幅值和相位校正；
5、3)得到校正后的es諧波補償電壓
6、進一步地，所述步驟1)中求得es所需輸出的諧波補償電壓vesh具體包括：
7、將電網電壓及傳輸路電流、關鍵負載上電流、非關鍵負載上電流分別分解為：
8、vg＝vgf+vgh?(1)
9、
10、式中，vgf和vgh分別為電壓vg的基波分量和諧波分量，vg代表火力發電和可再生能源發電的等效波動電壓源，即電網電壓，i1為傳輸線路上電流，ic和i0分別為關鍵負載和非關鍵負載上電流；
11、關鍵負載電壓諧波分量計算如式(3)所示，分析es電路中kcl和kvl定律可得式(4)-(6)，考慮理想情況下es諧波補償后，關鍵負載電壓將不含有諧波分量，故如式(7)、(8)所示：
12、vsh＝ich·zc??????????????????????????????(3)
13、i1＝ic+i0???????????????????????????????(4)
14、vs＝ves+v0??????????????????????????????(5)
15、
16、ich＝0????????????????????????????????(7)
17、vsh＝0????????????????????????????????(8)
18、式中，vsh為關鍵負載電壓諧波分量，ich為關鍵負載電流的諧波分量，zc為關鍵負載，z1為傳輸線路阻抗，vs為關鍵負載電壓，ves為es輸出電壓，v0為非關鍵負載上電壓；將式(7)帶入式(4)中可得式(9)：
19、i1h＝i0h????????????????????????????????(9)
20、將式(8)帶入式(5)和(6)中可得式(10)和式(11)：
21、vesh+v0h＝0????????????????????????????(10)
22、
23、v0h計算公式如式(12)所示；
24、v0h＝i0h·znc?????????????????????????????(12)
25、解式(9)-(12)可得es輸出諧波補償電壓如下所示：
26、
27、式中，vesh和v0h分別為es輸出的諧波補償電壓和非關鍵負載電壓諧波分量，i1h為傳輸線路電流的諧波分量，i0h為非關鍵負載電流諧波分量，znc為非關鍵負載。
28、進一步地，所述步驟2)中，設計對應的幅值和相位校正環節具體如下：
29、利用戴維南定理對es電路圖化簡，等效電壓和等效電阻分別如式(14)、(15)所示：
30、
31、
32、式中，為戴維南定理的等效電壓，zeq為戴維南定理的等效電阻；
33、由kcl和kvl定律得：
34、
35、
36、
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【技術保護點】
1.一種畸變電網下電力彈簧優化控制方法，其特征在于，包括無功補償PI控制部分和ES諧波補償部分，當電網電壓vG波動時，ES無功補償PI控制部分提供無功功率補償穩定關鍵負載電壓；通過ES輸出諧波電壓，補償關鍵負載上的諧波電流；ES輸出諧波電壓包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的畸變電網下電力彈簧優化控制方法，其特征在于，所述步驟1)中求得ES所需輸出的諧波補償電壓vESh具體包括：
3.根據權利要求2所述的畸變電網下電力彈簧優化控制方法，其特征在于，所述步驟2)中，設計對應的幅值和相位校正環節具體如下：
4.按照權利要求3中所述的畸變電網下電力彈簧優化控制方法，其特征在于，所述步驟2)中根據設計的對應的幅值和相位校正環節對vESh進行幅值和相位校正，ES輸出的諧波補償電壓vESh通過LC濾波器后發生幅值和相位偏移，對式(13)中vESh的各次諧波進行幅值和相位校正，各次諧波提取采用諧振控制器，諧振控制器傳遞函數如式(28)所示：
【技術特征摘要】
1.一種畸變電網下電力彈簧優化控制方法，其特征在于，包括無功補償pi控制部分和es諧波補償部分，當電網電壓vg波動時，es無功補償pi控制部分提供無功功率補償穩定關鍵負載電壓；通過es輸出諧波電壓，補償關鍵負載上的諧波電流；es輸出諧波電壓包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的畸變電網下電力彈簧優化控制方法，其特征在于，所述步驟1)中求得es所需輸出的諧波補償電壓vesh具體包括：
3.根據權利要求2所述的畸變...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張曉馳，高欣悅，丁一，王澈，孫凱，趙晏平，
申請(專利權)人：國網江蘇省電力有限公司淮安供電分公司，
類型：發明
國別省市：
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