一種電容分裂式三相四線制靜止同步補(bǔ)償器控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電容分裂式三相四線制靜止同步補(bǔ)償器控制方法，檢測(cè)負(fù)載電流中基波有功電流分量，電壓外環(huán)實(shí)現(xiàn)直流側(cè)穩(wěn)壓控制、均壓控制；負(fù)載電流ILabc減去基波正序有功電流分量ILfabc作為電流內(nèi)環(huán)雙環(huán)控制器的跟蹤指令，電流內(nèi)環(huán)雙環(huán)控制器的跟蹤指令減去中靜止同步補(bǔ)償器發(fā)生的電流得到偏差電流；偏差電流輸入電流內(nèi)環(huán)雙環(huán)控制器，通過(guò)所述電流內(nèi)環(huán)雙環(huán)控制器中內(nèi)環(huán)PI控制器，提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度；通過(guò)所述電流內(nèi)環(huán)雙環(huán)控制器中外環(huán)重復(fù)控制器，提高電流跟蹤精度。其中，電流內(nèi)環(huán)雙環(huán)控制器是采用內(nèi)環(huán)PI控制器嵌入到外環(huán)重復(fù)控制器內(nèi)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電流的控制的。
【專利說(shuō)明】—種電容分裂式三相四線制靜止同步補(bǔ)償器控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)電能質(zhì)量無(wú)功補(bǔ)償中的靜止同步補(bǔ)償控制方法，特別是涉及一種電容分裂式三相四線制靜止同步補(bǔ)償器控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，隨著社會(huì)的快速發(fā)展，用戶對(duì)電能質(zhì)量的要求越來(lái)越高，而配電網(wǎng)中電弧爐、軋鋼機(jī)、電氣化鐵路等大容量沖擊性不對(duì)稱負(fù)載給電網(wǎng)帶來(lái)了極大的污染，這將會(huì)影響到用電設(shè)備的正常、安全運(yùn)行。靜止同步補(bǔ)償器作為一種先進(jìn)、性能理想的無(wú)功補(bǔ)償裝置，可以有效補(bǔ)償無(wú)功功率，改善電能質(zhì)量。相比傳統(tǒng)的靜止無(wú)功補(bǔ)償器(SVC)，靜止同步補(bǔ)償器具有更好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度和顯著的經(jīng)濟(jì)效益，因而得到了廣泛的應(yīng)用。
[0003]三相負(fù)載不對(duì)稱系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償使用較廣的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)位分相結(jié)構(gòu)和三相四線制四橋臂結(jié)構(gòu)，但這種結(jié)構(gòu)開(kāi)關(guān)器件較多，成本太高，對(duì)于小容量場(chǎng)合，三相四線制電容分裂式結(jié)構(gòu)，硬件投入少，成本低，更具有商業(yè)應(yīng)用價(jià)值。然而目前采用最多的控制方法大多均為基于PI控制器的雙閉環(huán)控制方法，這種方法具有較高的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，但PI控制器的帶寬有限，對(duì)無(wú)功、諧波等周期性信號(hào)跟蹤性能不理想，穩(wěn)態(tài)精度不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)電容分裂式三相四線制靜止同步補(bǔ)償器跟蹤動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)精度問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種電容分裂式三相四線制靜止同步補(bǔ)償器控制方法，包括以下步驟:
[0005]S1:指令電流檢測(cè)環(huán)節(jié)，檢測(cè)一電容分裂式三相四線制靜止同步補(bǔ)償電路的負(fù)載電流1-。中基波正序有功電流分量Iwab。，同時(shí)，電壓外環(huán)通過(guò)穩(wěn)壓環(huán)PI控制器以及均壓環(huán)PI控制器控制實(shí)現(xiàn)對(duì)所述電容分裂式三相四線制靜止同步補(bǔ)償電路直流側(cè)的穩(wěn)壓控制以及均壓控制；
[0006]S2:所述負(fù)載電流1-。減去所述基波正序有功電流分量IUab。作為電流內(nèi)環(huán)雙環(huán)控制器的跟蹤指令，所述電流內(nèi)環(huán)雙環(huán)控制器的跟蹤指令減去所述電容分裂式三相四線制靜止同步補(bǔ)償電路中靜止同步補(bǔ)償器發(fā)生的電流得到偏差電流；
[0007]S3:將S2中產(chǎn)生的所述偏差電流輸入所述電流內(nèi)環(huán)雙環(huán)控制器，通過(guò)所述電流內(nèi)環(huán)雙環(huán)控制器中內(nèi)環(huán)PI控制器，提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度；通過(guò)所述電流內(nèi)環(huán)雙環(huán)控制器中外環(huán)重復(fù)控制器，提高電流跟蹤精度；其中，所述電流內(nèi)環(huán)雙環(huán)控制器采用所述內(nèi)環(huán)PI控制器嵌入到所述外環(huán)重復(fù)控制器內(nèi)的方式實(shí)現(xiàn)。
[0008]作為優(yōu)選地,步驟SI進(jìn)一步包括:
[0009]所述電容分裂式三相四線制靜止同步補(bǔ)償器電路包括配電系統(tǒng)、所述靜止同步補(bǔ)償器以及負(fù)載，其等效為三個(gè)獨(dú)立的單相半橋逆變電路；所述靜止同步補(bǔ)償器結(jié)構(gòu)采用LCL濾波器；
[0010]指令電流檢測(cè)環(huán)節(jié)中，所述穩(wěn)壓環(huán)PI控制器通過(guò)反饋調(diào)節(jié)直流側(cè)電壓參考值與直流側(cè)電壓實(shí)際值的差值，實(shí)現(xiàn)對(duì)第一直流側(cè)電容以及第二直流側(cè)電容的穩(wěn)壓控制；所述均壓環(huán)PI控制器根據(jù)電路中所述第一直流側(cè)電容以及所述第二直流側(cè)電容的電壓差的正負(fù)性，產(chǎn)生一個(gè)與之方向相反的零序調(diào)節(jié)電流指令itoef后，進(jìn)行三維的dqO/abc旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)反變換得到包含零序分量的abc三相指令電流，通過(guò)對(duì)所述零序電流進(jìn)行反饋控制實(shí)現(xiàn)對(duì)所述第一直流側(cè)電容以及所述第二直流側(cè)電容的均壓控制。
[0011]作為優(yōu)選地，步驟S3中進(jìn)一步包括，所述偏差電流通過(guò)所述電流內(nèi)環(huán)雙環(huán)控制器調(diào)節(jié)后輸出值與前饋分量疊加作為靜止同步補(bǔ)償器中緣柵雙極型晶體管的開(kāi)關(guān)指令。
[0012]作為優(yōu)選地，所述前饋分量為配電系統(tǒng)電壓。
[0013]作為優(yōu)選地，所示步驟S3中，所述重復(fù)控制器的傳遞函數(shù)為:
【權(quán)利要求】
1.一種電容分裂式三相四線制靜止同步補(bǔ)償器控制方法，其特征在于，包括以下步驟: S1:指令電流檢測(cè)環(huán)節(jié)，檢測(cè)一電容分裂式三相四線制靜止同步補(bǔ)償電路的負(fù)載電流ILabc中基波正序有功電流分量Iwab。，同時(shí)，電壓外環(huán)通過(guò)穩(wěn)壓環(huán)PI控制器以及均壓環(huán)PI控制器控制實(shí)現(xiàn)對(duì)所述電容分裂式三相四線制靜止同步補(bǔ)償電路直流側(cè)的穩(wěn)壓控制以及均壓控制； S2:所述負(fù)載電流1-。減去所述基波正序有功電流分量IUab。作為電流內(nèi)環(huán)雙環(huán)控制器的跟蹤指令，所述電流內(nèi)環(huán)雙環(huán)控制器的跟蹤指令減去所述電容分裂式三相四線制靜止同步補(bǔ)償電路中靜止同步補(bǔ)償器發(fā)生的電流得到偏差電流； S3:將S2中產(chǎn)生的所述偏差電流輸入所述電流內(nèi)環(huán)雙環(huán)控制器，通過(guò)所述電流內(nèi)環(huán)雙環(huán)控制器中內(nèi)環(huán)PI控制器，提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度；通過(guò)所述電流內(nèi)環(huán)雙環(huán)控制器中外環(huán)重復(fù)控制器，提高電流跟蹤精度；其中，所述電流內(nèi)環(huán)雙環(huán)控制器采用所述內(nèi)環(huán)PI控制器嵌入到所述外環(huán)重復(fù)控制器內(nèi)的方式實(shí)現(xiàn)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種電容分裂式三相四線制靜止同步補(bǔ)償器控制方法，其特征在于，所示步驟SI進(jìn)一步包括: 所述電容分裂式三相四線制靜止同步補(bǔ)償器電路包括配電系統(tǒng)、所述靜止同步補(bǔ)償器以及負(fù)載，其等效為三個(gè)獨(dú)立的單相半橋逆變電路；所述靜止同步補(bǔ)償器結(jié)構(gòu)采用LCL濾波器； 指令電流檢測(cè)環(huán)節(jié)中，所述穩(wěn)壓環(huán)PI控制器通過(guò)反饋調(diào)節(jié)直流側(cè)電壓參考值與直流側(cè)電壓實(shí)際值的差值，實(shí)現(xiàn)對(duì)第一直流側(cè)電容以及第二直流側(cè)電容的穩(wěn)壓控制；所述均壓環(huán)PI控制器根據(jù)電路中所述第一直流側(cè)電容以及所述第二直流側(cè)電容的電壓差的正負(fù)性，產(chǎn)生一個(gè)與之方向相反的零序調(diào)節(jié)電流指令itoef后，進(jìn)行三維的dqO/abc旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)反變換得到包含零序分量的abc三相指令電流，通過(guò)對(duì)所述零序電流進(jìn)行反饋控制實(shí)現(xiàn)對(duì)所述第一直流側(cè)電容以及所述第二直流側(cè)電容的均壓控制。
3.如權(quán)利要求1所述的基于雙環(huán)控制器的電容分裂式三相四線制靜止同步補(bǔ)償器控制方法，其特征在于，步驟S3中進(jìn)一步包括，所述偏差電流通過(guò)所述電流內(nèi)環(huán)雙環(huán)控制器調(diào)節(jié)后輸出值與前饋分量疊加作為靜止同步補(bǔ)償器中緣柵雙極型晶體管的開(kāi)關(guān)指令。
4.如權(quán)利要求3所述的一種電容分裂式三相四線制靜止同步補(bǔ)償器控制方法，所述前饋分量為配電系統(tǒng)電壓。
5.如權(quán)利要求1所述的一種電容分裂式三相四線制靜止同步補(bǔ)償器控制方法，其特征在于，所示步驟S3中,所述重復(fù)控制器的傳遞函數(shù)為:
【文檔編號(hào)】H02J3/18GK103457272SQ201310374072
【公開(kāi)日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2013年8月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月23日
【發(fā)明者】姚鋼, 周晨, 周荔丹, 鄭益慧 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)