一種電網不平衡下電流負序分量抑制的直接功率控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及電網功率控制方法，具體涉及一種電網不平衡下電流負序分量抑制的 直接功率控制方法。
【背景技術】
[0002] 在小值電網電壓不平衡情況下，當以直流側電壓母線穩定為控制目標時，必然會 產生電流負序分量，從而引起并網電流的不平衡。電流含有大量負序分量，若傳輸線長期運 行于此種工況時，將會引起以負序分量為啟動元件的多種保護發生誤動作，直接威脅電網 運行；對發電機、變壓器而言，當三相負荷不平衡時，如控制最大相電流為額定值，則其余兩 相就不能滿載，因而設備利用率下降，反之如要維持額定容量，將會造成負荷較大的一相過 負荷，而且還會出現磁路不平衡致使波形畸變，設備附加損耗增加等。
【發明內容】
[0003] 本發明要解決的技術問題：針對現有技術的上述問題，提供一種在電網不平衡故 障時能夠保證系統穩定、響應速度快、便于電力濾波器設計、對系統采樣頻率要求不高、魯 棒性高、適應性好的電網不平衡下電流負序分量抑制的直接功率控制方法。
[0004] 為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：
[0005] -種電網不平衡下電流負序分量抑制的直接功率控制方法，步驟包括：
[0006] 1)檢測變壓器的三相電壓和三相電流；
[0007] 2)對所述三相電壓和三相電流分別進行三相靜止-兩相靜止變換，得到兩相靜止 坐標系下的兩相靜止電壓和兩相靜止電流；
[0008] 3)對所述兩相靜止電壓和兩相靜止電流分別采取T/4延遲正負序分解；
[0009] 4)根據正負序分解的結果計算系統的有功功率和無功功率以及預測有功功率和 預測無功功率，計算需要滿足負序電流為零時在兩相靜止坐標系中的補償功率；
[0010] 5)令負序電流為零，計算系統給定有功功率和無功功率；
[0011] 6)為系統的有功功率和無功功率、預測有功功率和預測無功功率、系統給定有功 功率和無功功率建立條件函數，通過求解所述條件函數得到SVPffM電壓矢量的SVPffM正 序電壓分量，且基于PWM整流器模型得到SVPffM電壓矢量的SVPffM負序電壓矢量，將所述 SVPffM電壓矢量輸出給PffM整流器來控制變壓器的輸出功率。
[0012] 優選地，所述步驟2)中具體是指根據式（1)和式（2)對三相電壓和電流進行三相 靜止-兩相靜止計算；
[0015] 式⑴和式⑵中，ega、eg{!為得到的兩相靜止電流，e ga、egb、eg。為輸入的三相電 流；iga、ige為得到的兩相靜止電流，i ga、igb、ig。為輸入的三相電流；C為變換矩陣，變換矩 陣C的表達式如式（3)所示；
[0017] 式⑶中，C為變換矩陣。
[0018] 優選地，所述步驟3)中具體是指根據式（4)~式（7)對兩相靜止電壓和兩相靜止 電流分別采取T/4延遲正負序分解：
[0021] 式（4)和式（5)中，ega⑴為t時刻的兩相靜止電壓中的α軸向靜止電壓，eg{! 為t時刻的兩相靜止電壓中的β軸向靜止電壓，ega(t_T/4)為（t-T/4)時刻的a軸向靜 止電壓，eg{! (t-T/4)為（t-T/4)時刻的β軸向靜止電壓：
為兩相靜止電壓的a軸向 正序分解結果，
為兩相靜止電壓的β軸向正序分解結果，
為兩相靜止電壓的a 軸向負序分解結果
為兩相靜止電壓的β軸向負序分解結果；
[0024] 式（6)和式（7)中，iga⑴為t時刻的兩相靜止電流中的a相靜止電流，ige⑴ 為t時刻的兩相靜止電流中的β相靜止電流，iga (t-T/4)為（t-T/4)時刻的a相靜止電 流，ig{! (t-T/4)為（t-T/4)時刻的β相靜止電流，?"(0為兩相靜止電流的a軸向正序分 解結果，紛為兩相靜止電流的β軸向正序分解結果，'你)為兩相靜止電流的a軸向負 序分解結果，為兩相靜止電流的β軸向負序分解結果。
[0025] 優選地，所述步驟4)中具體是指根據式（8)~式（11)計算系統的有功功率和無 功功率以及預測有功功率和預測無功功率；
[0030] 式⑶~式（11)中，p(k)為系統在時間k時的有功功率，P(](k)為系統在時間k 時的有功功率的直流分量，P1GO為系統在時間k時含有負序電流分量的有功功率交流分 量，P2GO為系統在時間k時含有正序電流分量的有功功率交流分量；Q(k)為系統在時間k 時的無功功率，Qc(k)為系統在時間k時的無功功率的直流分量，Q1GO為系統在時間k時 含有負序電流分量的無功功率交流分量，Q 2(k)為系統在時間k時含有正序電流分量的無功 功率交流分量；p(k+l)為系統在時間k+Ι時的預測有功功率，Q(k+1)為系統在時間k+Ι時 的預測無功功率，ts為采樣周期時間；其中，
的計算函數表達式如式（12)所 示；
[0032] 式（12)中，p。為系統有功功率的直流分量，p i為系統含有負序電流分量的有功功 率交流分量，P2為系統含有正序電流分量的有功功率交流分量，Q c為系統在時間k時的無 功功率的直流分量，Q1為系統在時間k時含有負序電流分量的無功功率交流分量，Q 2為系 統在時間k時含有正序電流分量的無功功率交流分量。
[0033] 優選地，所述系統在時間k時的有功功率的直流分量p。(k)、系統在時間k時含有 負序電流分量的有功功率交流分量P 1 (k)、系統在時間k時含有正序電流分量的有功功率交 流分量P2OO的計算函數表達式如式（13)所示；
[0035] 式（13)中，p。為系統有功功率的直流分量，p i為系統含有負序電流分量的有功功 率交流分量，P2為系統含有正序電流分量的有功功率交流分量，為兩相靜止電壓的 α
軸向正序分解結果 為兩相靜止電壓的β軸向正序分解結果 為兩相靜止電壓的α 軸向負序分解結果 為兩相靜止電壓的β軸向負序分解結果 為兩相靜止電流的α 軸向正序分解結果 為兩相靜止電流的β軸向正序分解結果 為兩相靜止電流的α 軸向負序分解結果 為兩相靜止電流的β軸向負序分解結果。
[0036] 優選地，所述系統在時間k時的無功功率的直流分量Q。(k)、系統在時間k時含有 負序電流分量的無功功率交流分量Q1 (k)、系統在時間k時含有正序電流分量的無功功率交 流分量Q2OO的計算函數表達式如式（14)所示；
[0038] 式（14)中，Q。為系統在時間k時的無功功率的直流分量，Q i為系統在時間k時含 有負序電流分量的無功功率交流分量，Q2為系統在時間k時含有正序電流分量的無功功率
交流分量，為兩相靜止電壓的α軸向正序分解結果，為兩相靜止電壓的β軸向正序 分解結果，為兩相靜止電壓的α軸向負序分解結果：為兩相靜止電壓的β軸向負序 分解結果 為兩相靜止電流的α軸向正序分解結果：為兩相靜止電流的β軸向正序 分解結果，為兩相靜止電流的α軸向負序分解結果，為兩相靜止電流的β軸向負序 分解結果。
[0039] 優選地，所述步驟4)中具體是指式（15)和式（16)計算需要滿足負序電流為零時 在兩相靜止坐標系中的補償功率；
[0042] 式（15)和式（16)中，ρ_ρ為需要滿足負序電流為零時在兩相靜止坐標系中的補 償有功功率，Qranip為需要滿足負序電流為零時在兩相靜止坐標系中的補償無功功率，為 兩相靜止電壓的α軸向負序分解結果，
為兩相靜止電壓的β軸向負序分解結果：為 兩相靜止電流的α軸向正序分解結果，為兩相靜止電流的β軸向正序分解結果。
[0043] 優選地，所述步驟5)中具體是指根據式（17)計算系統給定有功功率和無功功 率；
[0045] 式（17)中，praf為系統給定有功功率，Pranst為在單位功率因數運行的直流母線 側含的有功功率，當負序電流為零時P_ st等于系統有功功率的直流分量P MQ 為系統給 定無功功率，Qranst為在單位功率因數運行的直流母線側含的無功功率，當負序電流為零時 Q_st的值為〇 ;P _p為需要滿足負序電流為零時在兩相靜止坐標系中的補償有功功率，Q _p 為需要滿足負序電流為零時在兩相靜止坐標系中的補償無功功率。
[0046] 優選地，所述步驟6)的詳細步驟包括：
[0047] 6. 1)為系統的有功功率和無功功率、預測有功功率和預測無功功率、系統給定有 功功率和無功功率建立條件函數如式（18)所示；
[0049] 式（18)中，MIN(J)表示條件函數J取值為最小的約束條件，praf為系統給定有功 功率，Q raf為系統給定無功功率，p (k+Ι)為系統在時間k+Ι時的預測有功功率，Q (k+Ι)為系 統在時間k+Ι時的預測無功功率；
[0050] 6. 2)通過對