【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及電能質(zhì)量控制，涉及一種無直流母線電容的調(diào)壓裝置控制方法，尤其是一種兼顧電壓諧波補(bǔ)償?shù)臒o直流母線電容的調(diào)壓裝置控制方法。
技術(shù)介紹
1、隨著新能源的快速發(fā)展與電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，分布式能源大規(guī)模并網(wǎng)，配電網(wǎng)電壓呈現(xiàn)出快速波動的特點(diǎn)。同時越來越多的電力電子設(shè)備被接入電網(wǎng)，電力系統(tǒng)中非線性負(fù)載的持續(xù)增加，電力系統(tǒng)中的諧波問題日益嚴(yán)重，嚴(yán)重影響配電網(wǎng)中對關(guān)鍵負(fù)荷供電的電能質(zhì)量。因此采用柔性裝置進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)與諧波補(bǔ)償已經(jīng)成為電能質(zhì)量治理的一種重要手段。
2、當(dāng)電網(wǎng)電壓頻繁波動的時候，柔性調(diào)壓裝置可以通過閉環(huán)調(diào)節(jié)的方式實(shí)現(xiàn)對負(fù)載側(cè)電壓的快速調(diào)節(jié)，但是很多時候，配電網(wǎng)為負(fù)載提供的供電電壓往往是非正弦的，所以在為配電網(wǎng)中的關(guān)鍵負(fù)載供電時，通常需要采取諧波補(bǔ)償措施。
3、最早采用的諧波補(bǔ)償措施是在調(diào)壓裝置的輸出側(cè)采用無源濾波器，這種設(shè)備以最簡單、最低廉的成本實(shí)現(xiàn)對電壓諧波的補(bǔ)償，但無源濾波器往往帶負(fù)載能力差，且可能與系統(tǒng)發(fā)生諧振。因此目前有些廠家采用有源濾波器的方法進(jìn)行諧波補(bǔ)償，它具有高度可控性和快速響應(yīng)性，不僅能補(bǔ)償各次諧波，還可抑制電壓閃變、補(bǔ)償無功電流，但是其造價相對較高對電源穩(wěn)定性和紋波擾動要求較高，可能會發(fā)生非線性失真或振蕩等問題。同時以上方法均需要采取調(diào)壓方式以外的諧波補(bǔ)償手段。針對這一問題，很多廠家通過pwm脈寬調(diào)制技術(shù)，利用柔性調(diào)壓設(shè)備已有的硬件電路，通過檢測負(fù)載側(cè)的諧波電壓，利用比例諧振控制的方法補(bǔ)償負(fù)載側(cè)的諧波電壓，但這種完全依靠閉環(huán)控制補(bǔ)償諧波的控制策略往往較為復(fù)雜。
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5、經(jīng)檢索，未發(fā)現(xiàn)與本專利技術(shù)相同或相近似的現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種兼顧電壓諧波補(bǔ)償?shù)臒o直流母線電容的調(diào)壓裝置控制方法，能夠閉環(huán)調(diào)節(jié)輸出電壓，并通過開環(huán)控制的方式兼顧對配電網(wǎng)背景諧波電壓的有效補(bǔ)償。
2、本專利技術(shù)解決其現(xiàn)實(shí)問題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
3、一種兼顧電壓諧波補(bǔ)償?shù)臒o直流母線電容的調(diào)壓裝置控制方法，包括以下步驟：
4、步驟1、搭建無直流母線電容調(diào)壓裝置的電路模型；
5、步驟2、對步驟1搭建無直流母線電容的調(diào)壓裝置施加控制算法，進(jìn)行諧波抑制和電壓調(diào)節(jié)。
6、而且，所述步驟1的無直流母線電容的調(diào)壓裝置，包括：控制器、整流橋電路、逆變橋電路、小容量工頻半波直流電容器、濾波器和電壓傳感器；所述整流橋電路的第一端與配電網(wǎng)相連，所述整流橋的第二端與所述小容量工頻半波直流電容器并聯(lián)并與所述逆變橋電路的第一端相連，所述逆變橋電路的第二端與所述濾波器的第一端相連，所述濾波器的第二端與所述負(fù)載相連，所述控制器輸出的控制信號與所述整流橋與逆變橋全控型器件的柵極相連；所述電壓傳感器設(shè)在所述整流橋的第一端；同時在所述整流橋的第一端和負(fù)載兩端分別設(shè)置電壓傳感器。
7、而且，所述步驟2的具體步驟包括：
8、步驟s201：根據(jù)所述電壓傳感器，測量得到配電網(wǎng)的電壓vg與調(diào)壓裝置的輸出電壓vl；
9、步驟s202：控制器基于接收到的配電網(wǎng)電壓信息vg，得到用于指示將配電網(wǎng)正弦交流電壓vg整流成工頻半波直流電壓vdc的調(diào)制波madc；
10、所述控制器用于接收電壓互感器測量的配電網(wǎng)電壓信息，所述配電網(wǎng)電壓信息用于指示生成整流橋與逆變橋的控制信號；
11、步驟s203：控制器基于接收的配電網(wǎng)電壓信息vg，通過濾波器分離出配電網(wǎng)電壓的基波電壓分量vg,f和諧波電壓分量vg,h；
12、步驟s204：控制器基于獲得的配電網(wǎng)基波電壓分量vg,f與諧波電壓分量vg,h，得到用于開環(huán)補(bǔ)償配電網(wǎng)背景諧波電壓的調(diào)制波mag,h；
13、步驟s205：控制器還用于接收電壓互感器測量的調(diào)壓裝置輸出電壓信息vl，并生成調(diào)壓裝置輸出電壓vl的參考電壓信號vl,ref，并基于接收到的調(diào)壓裝置輸出電壓信息vl與配電網(wǎng)電壓信息vg，得到用于指示調(diào)壓裝置輸出電壓基波大小的調(diào)制波mal,f；
14、步驟s206：控制器基于獲得的用于指示開環(huán)補(bǔ)償配電網(wǎng)背景諧波電壓的調(diào)制波mag,h和用于指示閉環(huán)調(diào)節(jié)輸出電壓基波大小的調(diào)制波mal,f，得到無直流母線電容調(diào)壓裝置功率變換電路的控制信號matotal；
15、步驟s207：控制器在得到了調(diào)制波madc和matotal后，通過脈寬調(diào)制，得到整流橋與逆變橋全控型器件的開關(guān)信號，從而控制全控型器件的開通與關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)對負(fù)載側(cè)電壓的閉環(huán)調(diào)節(jié)和對配電網(wǎng)背景諧波電壓的開環(huán)補(bǔ)償。
16、而且，所述步驟s202的實(shí)現(xiàn)方式為：根據(jù)所述控制器基于接收到的配電網(wǎng)電壓信息vg，得到用于指示將配電網(wǎng)正弦交流電壓vg整流成工頻半波直流電壓vdc的調(diào)制波madc，如下式(1)所示：
17、
18、而且，所述步驟s203的實(shí)現(xiàn)方式，包括以下步驟：
19、所述控制器接收配電網(wǎng)電壓信息vg，通過二階廣義積分器gsogi(s)得到配電網(wǎng)電壓的基波電壓分量vg,f如下式(2)所示：
20、
21、式中ωs為二階廣義積分器的諧振頻率，k為二階廣義積分器的閉環(huán)系數(shù)；
22、基于獲得的配電網(wǎng)電壓的基波電壓分量vg,f，可以得到配電網(wǎng)電壓的諧波電壓分量vg,h，如下式(3)所示：
23、vg,h＝vg-vg,f???(3)
24、而且，所述步驟s204的實(shí)現(xiàn)方式為，控制器基于獲得的配電網(wǎng)基波電壓分量vg,f與諧波電壓分量vg,h，通過二者作商得到用于開環(huán)補(bǔ)償配電網(wǎng)背景諧波電壓的調(diào)制波mag,h，如下式(4)所示：
25、mag,h＝vg,h/vg???(4)
26、而且，所述步驟s205的實(shí)現(xiàn)方式為，控制器還用于生成調(diào)壓裝置輸出電壓vl的參考電壓信號vl,ref，并基于接收到的調(diào)壓裝置輸出電壓信息vl與配電網(wǎng)電壓信息vg，經(jīng)過閉環(huán)控制得到用于指示調(diào)壓裝置輸出電壓基波大小的調(diào)制波mal,f，包括以下步驟：
27、所述控制器通過確定輸出電壓的頻率fref與幅值aref，通過計算得到輸出電壓vl的參考電壓信號vl,ref，如下式(5)所示：
28、vl,ref＝aref×sin(2πfreft+θref)???(5)
29、式中t為控制器開始運(yùn)行的時間；
30、所述控制器還基于接收到的調(diào)壓裝置輸出電壓信息vl與配電網(wǎng)電壓信息vg，經(jīng)過比例積分控制器gpi(s)得到用于指示調(diào)壓裝置輸出電壓基波大小的調(diào)制波mal,f，如下式(6)所示：
31、
32、式中，kp表示比例積分控制器的比例系數(shù)，ki表示比例積分控制器的積分系數(shù)，s表示拉普拉本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種兼顧電壓諧波補(bǔ)償?shù)臒o直流母線電容的調(diào)壓裝置控制方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兼顧電壓諧波補(bǔ)償?shù)臒o直流母線電容的調(diào)壓裝置控制方法，其特征在于：所述步驟1的無直流母線電容的調(diào)壓裝置，包括：控制器、整流橋電路、逆變橋電路、小容量工頻半波直流電容器、濾波器和電壓傳感器；所述整流橋電路的第一端與配電網(wǎng)相連，所述整流橋的第二端與所述小容量工頻半波直流電容器并聯(lián)并與所述逆變橋電路的第一端相連，所述逆變橋電路的第二端與所述濾波器的第一端相連，所述濾波器的第二端與所述負(fù)載相連，所述控制器輸出的控制信號與所述整流橋與逆變橋全控型器件的柵極相連；所述電壓傳感器設(shè)在所述整流橋的第一端；同時在所述整流橋的第一端和負(fù)載兩端分別設(shè)置電壓傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兼顧電壓諧波補(bǔ)償?shù)臒o直流母線電容的調(diào)壓裝置控制方法，其特征在于：所述步驟2的具體步驟包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種兼顧電壓諧波補(bǔ)償?shù)臒o直流母線電容的調(diào)壓裝置控制方法，其特征在于：所述步驟S202的實(shí)現(xiàn)方式為：根據(jù)所述控制器基于接收到的配電網(wǎng)電壓信息vg，得到用
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種兼顧電壓諧波補(bǔ)償?shù)臒o直流母線電容的調(diào)壓裝置控制方法，其特征在于：所述步驟S203的實(shí)現(xiàn)方式，包括以下步驟：
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種兼顧電壓諧波補(bǔ)償?shù)臒o直流母線電容的調(diào)壓裝置控制方法，其特征在于：所述步驟S204的實(shí)現(xiàn)方式為，控制器基于獲得的配電網(wǎng)基波電壓分量vg,f與諧波電壓分量vg,h，通過二者作商得到用于開環(huán)補(bǔ)償配電網(wǎng)背景諧波電壓的調(diào)制波mag,h，如下式(4)所示：
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種兼顧電壓諧波補(bǔ)償?shù)臒o直流母線電容的調(diào)壓裝置控制方法，其特征在于：所述步驟S205的實(shí)現(xiàn)方式為，控制器還用于生成調(diào)壓裝置輸出電壓vL的參考電壓信號vL,ref，并基于接收到的調(diào)壓裝置輸出電壓信息vL與配電網(wǎng)電壓信息vg，經(jīng)過閉環(huán)控制得到用于指示調(diào)壓裝置輸出電壓基波大小的調(diào)制波maL,f，包括以下步驟：
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種兼顧電壓諧波補(bǔ)償?shù)臒o直流母線電容的調(diào)壓裝置控制方法，其特征在于：所述步驟S206具體實(shí)現(xiàn)方式，如下式(7)所示：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種兼顧電壓諧波補(bǔ)償?shù)臒o直流母線電容的調(diào)壓裝置控制方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兼顧電壓諧波補(bǔ)償?shù)臒o直流母線電容的調(diào)壓裝置控制方法，其特征在于：所述步驟1的無直流母線電容的調(diào)壓裝置，包括：控制器、整流橋電路、逆變橋電路、小容量工頻半波直流電容器、濾波器和電壓傳感器；所述整流橋電路的第一端與配電網(wǎng)相連，所述整流橋的第二端與所述小容量工頻半波直流電容器并聯(lián)并與所述逆變橋電路的第一端相連，所述逆變橋電路的第二端與所述濾波器的第一端相連，所述濾波器的第二端與所述負(fù)載相連，所述控制器輸出的控制信號與所述整流橋與逆變橋全控型器件的柵極相連；所述電壓傳感器設(shè)在所述整流橋的第一端；同時在所述整流橋的第一端和負(fù)載兩端分別設(shè)置電壓傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兼顧電壓諧波補(bǔ)償?shù)臒o直流母線電容的調(diào)壓裝置控制方法，其特征在于：所述步驟2的具體步驟包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種兼顧電壓諧波補(bǔ)償?shù)臒o直流母線電容的調(diào)壓裝置控制方法，其特征在于：所述步驟s202的實(shí)現(xiàn)方式為：根據(jù)所述控制器基于接收到的配電網(wǎng)電壓信息vg，得到用于指示將配電網(wǎng)正...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李振斌，崇志強(qiáng)，鄂志君，陳亮，于光耀，鄭驍麟，楊幫宇，馬世乾，盧向東，陳培育，鄭衛(wèi)洪，姚維平，左磊，王育碩，宋紅宇，于天一，
申請(專利權(quán))人：國網(wǎng)天津市電力公司電力科學(xué)研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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