多端統一電能質量控制器直流側電壓控制裝置及方法
【專利摘要】本發明具體涉及多端統一電能質量控制器直流側電壓控制裝置及方法，屬于電力系統電力電子技術【技術領域】。該裝置由直流側電壓檢測電路、直流側電壓偏差計算電路、PI控制器、補償運算電路、共軛濾波電感、串聯有源濾波器、直流側電容、若干數目的滯環控制器和若干數目的并聯有源濾波器組成；若干數目的并聯有源濾波器通過直流側電容與串聯有源濾波器相連；每個并聯有源濾波器分別與對應的用戶相連；每個并聯有源濾波器分別與對應的滯環控制器相連；補償運算電路分別與每個用戶和每個用戶對應的滯環控制器相連。本發明可有效提高直流側電壓控制的可靠性。
【專利說明】多端統一電能質量控制器直流側電壓控制裝置及方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明具體涉及多端統一電能質量控制器直流側電壓控制裝置及方法，屬于電力系統電力電子技術【技術領域】。
【背景技術】
[0002]隨著智能電網的建立，除了傳統的非線性負荷，如大功率電力電子裝置(如節電裝置等)，大功率的電力拖動設備、直流輸出裝置、電氣化鐵路、電弧爐等其他非線性設備造成的電能質量問題外，接入配電網的各種類型的分布式電源、各類儲能設備以及電動汽車等新型電力產品將給電網帶來更多新的電能質量問題。分布式電源是建立在電力電子技術基礎之上的，分布式電源通過電力電子器件構成的變流器裝置接入配電網，其開關器件頻繁的開通和關斷易產生開關頻率的諧波分量，大量分布式電源的接入將對電網造成諧波污染。除分布式電源外，電動汽車，這種由變流器、儲能設施等組成的非線性負載的廣泛使用將給電網帶來很大的諧波，大量電動汽車的無序充電會惡化電網電能質量。隨著智能電網的建設，大量電力電子設備將接入電網，加重目前電網的電能質量問題。
[0003]但是智能電網中的各種復雜的、精密的通信、計算機及管理等基礎設施對電能的供應提出更高的質量要求。與此同時智能電網的建設，將使電力系統的運營更加環保、安全、經濟，也將給電力系統的運營帶來重大變革。這些變革將更加強調傳統的低壓配網中的電力用戶的權力，電力運營商要為用戶定制更多更具競爭力的市場營銷策略，針對用戶的不同需求定制不同的服務，允許用戶向電網提供多余的電力，根據用戶的信譽控制電力的供給，使用戶對電能質量有更多的選擇。智能電網的建設將給電力系統帶來新的活力，同時也會帶來一系列新的問題，要求電網為低壓配網用戶提供更優質且差異化的電能質量服務。
[0004]同時通信技術、計算機技術在電力系統中的使用與完善，先進的系統監控方法的實施以及高級電力電子設備的大量使用，為拓撲結構靈活、可控的電能質量控制裝置的使用提供了更高的可能性。
[0005]現有技術中，本發明中涉及的相關電路和元件的用途如下:
[0006]直流側電壓檢測電路，用于檢測多端統一電能質量控制器的直流側實際電壓Vd。；
[0007]直流側電壓偏差計算電路，用于計算得到多端統一電能質量控制器的直流側電壓實際值Vd。與運行人員設定的多端統一電能質量控制器的直流側電壓參考值\之間的直流側電壓偏差Verr ；
[0008]共軛濾波電感，用于消除串聯有源濾波器差生的諧波；
[0009]串聯有源濾波器，用于治理ABC三相電網的電壓暫降、電壓暫升；
[0010]所述并聯濾波器，用于根據滯環控制電路提供的PWM控制信號，產生含多端統一電能質量控制器直流側電壓調壓信號ip的補償電流；
[0011]PI控制器，用于控制得到多端統一電能質量直流側電壓調壓信號ip。
【發明內容】
[0012]本發明針對目前智能電網中的各種復雜的、精密的通信、計算機及管理等基礎設施的質量不高的不足，提出了多端統一電能質量控制器直流側電壓控制裝置及方法。
[0013]多端統一電能質量控制器直流側電壓控制裝置，該裝置主要由直流側電壓檢測電路、直流側電壓偏差計算電路、PI控制器、補償運算電路、共軛濾波電感、串聯有源濾波器、直流側電容、若干數目的滯環控制器和若干數目的并聯有源濾波器組成；其中，
[0014]若干數目的并聯有源濾波器通過直流側電容與串聯有源濾波器相連；
[0015]串聯有源濾波器通過共軛濾波電感與ABC三相交流電網相連；
[0016]ABC三相交流電網通過共軛濾波電感與每個用戶相連；
[0017]每個并聯有源濾波器分別與對應的用戶相連；
[0018]每個并聯有源濾波器分別與對應的滯環控制器相連；
[0019]補償運算電路分別與每個用戶和每個用戶對應的滯環控制器相連；
[0020]直流側電容與直流側電壓檢測電路、直流側電壓偏差計算電路、PI控制器和補償運算電路依次相連。
[0021]所述補償運算電路包括α β變換模塊、瞬時電流計算模塊、鎖相環、第一低通濾波器、第二低通濾波器、正弦余弦信號發生電路、第一邏輯運算模塊、第二邏輯運算模塊、三相電流計算模塊和α β反變換模塊；其中，
[0022]用戶與αβ變換模塊和瞬時電流計算模塊依次相連；
[0023]瞬時電流計算模塊分別與第一低通濾波器、第二低通濾波器、第一邏輯運算模塊、第二邏輯運算模塊和正弦余弦信號發生電路相連；
[0024]第一邏輯運算模塊與PI控制器相連；
[0025]ABC三相交流電網的A相與鎖相環和正弦余弦信號發生電路依次相連；
[0026]第一低通濾波器與第一邏輯運算模塊相連；
[0027]第二低通濾波器與第二邏輯運算模塊相連；
[0028]三相電流計算模塊分別與正弦余弦信號發生電路、第一邏輯運算模塊、第二邏輯運算模塊和α β反變換模塊相連；
[0029]α β反變換模塊與滯環控制器相連。
[0030]多端統一電能質量控制器直流側電壓控制方法，該方法包括以下步驟:
[0031]步驟1:直流側電壓檢測電路檢測直流側電容的電壓，直流側電容的電壓即多端統一電能質量控制器直流側電壓實際值Vdc， 將多端統一電能質量控制器直流側電壓實際值Vdc送入直流側電壓偏差計算電路；
[0032]步驟2:設定多端統一電能質量控制器的直流側電壓偏差計算電路的直流側電壓參考值\ ;
[0033]步驟3:直流側電壓偏差計算電路確定多端統一電能質量控制器直流側電壓偏差V.? err y
[0034]直流側電壓偏差計算電路根據直流側電壓參考值\和直流側電壓實際值Vd。通過下式計算得到直流側電壓偏差Vm:
[0035]Verr=Vr-Vdc ；
[0036]步驟4:將直流側電壓偏差計算電路得到的直流側電壓偏差Vot送入PI控制器調節后，得到直流側電壓調壓信號ip ；
[0037]步驟5:并聯有源濾波器將檢測到用戶的三相電流ila、ilb和ilc;送入補償運算電路和滯環控制電路；
[0038]步驟6:補償運算電路接收用戶的三相電流ila、ilb和ile，以及PI控制器調節輸出的直流側電壓調壓信號ip，補償運算電路確定用戶三相電流分別對應的補償電流參考值.*.* -Trr ?*
hue、iIbc 和,Ice ;
[0039]步驟7:滯環控制電路根據用戶的三相電流ila、ilb和ile以及補償運算電路提供的對應的補償電流參考值Cw、，產生要對并聯有源濾波器輸出的PWM控制信號；
[0040]步驟8:并聯有源濾波器根據滯環控制電路提供的PWM控制信號，輸出用戶三相電流的補償電流值，實現多端統一電能質量控制器直流側電壓的控制。
[0041]所述補償運算電路確定用戶三相電流分別對應的補償電流參考值Clt.、匕和/的方法如下:
[0042](I)并聯有源濾波器檢測到的用戶的三相電流分別為:
[0043]
【權利要求】
1.多端統一電能質量控制器直流側電壓控制裝置，其特征在于，該裝置主要由直流側電壓檢測電路、直流側電壓偏差計算電路、PI控制器、補償運算電路、共軛濾波電感、串聯有源濾波器、直流側電容、若干數目的滯環控制器和若干數目的并聯有源濾波器組成；其中， 若干數目的并聯有源濾波器通過直流側電容與串聯有源濾波器相連； 串聯有源濾波器通過共軛濾波電感與ABC三相交流電網相連； ABC三相交流電網通過共軛濾波電感與每個用戶相連； 每個并聯有源濾波器分別與對應的用戶相連； 每個并聯有源濾波器分別與對應的滯環控制器相連； 補償運算電路分別與每個用戶和每個用戶對應的滯環控制器相連； 直流側電容與直流側電壓檢測電路、直流側電壓偏差計算電路、PI控制器和補償運算電路依次相連。
2.根據權利要求1所述多端統一電能質量控制器直流側電壓控制裝置，其特征在于，所述補償運算電路包括α β變換模塊、瞬時電流計算模塊、鎖相環、第一低通濾波器、第二低通濾波器、正弦余弦信號發生電路、第一邏輯運算模塊、第二邏輯運算模塊、三相電流計算模塊和α β反變換模塊；其中， 用戶與α β變換模塊和瞬時電流計算模塊依次相連； 瞬時電流計算模塊分別與第一低通濾波器、第二低通濾波器、第一邏輯運算模塊、第二邏輯運算模塊和正弦余弦信號發生電路相連； 第一邏輯運算模塊與PI控制器相連； ABC三相交流電網的A相與鎖相環和正弦余弦信號發生電路依次相連； 第一低通濾波器與第一邏輯運算模塊相連； 第二低通濾波器與第二邏輯運算模塊相連； 三相電流計算模塊分別與正弦余弦信號發生電路、第一邏輯運算模塊、第二邏輯運算模塊和α β反變換模塊相連； αβ反變換模塊與滯環控制器相連。
3.多端統一電能質量控制器直流側電壓控制方法，其特征是該方法包括以下步驟: 步驟1:直流側電壓檢測電路檢測直流側電容的電壓，直流側電容的電壓即多端統一電能質量控制器直流側電壓實際值Vd。，將多端統一電能質量控制器直流側電壓實際值vd。送入直流側電壓偏差計算電路； 步驟2:設定多端統一電能質量控制器的直流側電壓偏差計算電路的直流側電壓參考值Vr ; 步驟3:直流側電壓偏差計算電路確定多端統一電能質量控制器直流側電壓偏差Vot ；直流側電壓偏差計算電路根據直流側電壓參考值\和直流側電壓實際值Vd。通過下式計算得到直流側電壓偏差Vm:
V =V -Na.? err ? r * dc， 步驟4:將直流側電壓偏差計算電路得到的直流側電壓偏差Vm送入PI控制器調節后，得到直流側電壓調壓信號ip ; 步驟5:并聯有源濾波器將檢測到用戶的三相電流ila、ilb和ilc;送入補償運算電路和滯環控制電路；步驟6:補償運算電路接收用戶的三相電流ila、ilb和ilc;，以及PI控制器調節輸出的直流側電壓調壓信號ip，補償運算電路確定用戶三相電流分別對應的補償電流參考值 和， 步驟7:滯環控制電路根據用戶的三相電流ila、ilb和I1。以及補償運算電路提供的對應的補償電流參考值和t，產生要對并聯有源濾波器輸出的PWM控制信號； 步驟8:并聯有源濾波器根據滯環控制電路提供的PWM控制信號，輸出用戶三相電流的補償電流值，實現多端統一電能質量控制器直流側電壓的控制。
4.根據權利要求3中所述多端統一電能質量控制器直流側電壓控制方法，其特征是步驟6中，所述補償運算電路確定用戶三相電流分別對應的補償電流參考值Ck、/^和/的方法如下: (O并聯有源濾波器檢測到的用戶的三相電流分別為:
【文檔編號】H02M7/48GK103474994SQ201310326296
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年7月30日 優先權日:2013年7月30日
【發明者】周明, 趙云灝, 任藝 申請人:華北電力大學