有源無(wú)源混聯(lián)閉環(huán)控制系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種有源無(wú)源混聯(lián)閉環(huán)控制系統(tǒng)，其包括一有源無(wú)功發(fā)生器和一無(wú)功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置，所述有源無(wú)功發(fā)生器采集三相電網(wǎng)輸出的電流中的無(wú)功電流和諧波，所述有源無(wú)功發(fā)生器的處理器基于無(wú)功模糊算法和PI控制和重復(fù)控制的控制策略生成一投切信號(hào)，并且所述處理器向所述無(wú)功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置發(fā)送所述投切信號(hào)。采用有源、無(wú)源混聯(lián)智能一體化閉環(huán)綜合控制，優(yōu)化控制成本，提高整體響應(yīng)時(shí)間。系統(tǒng)各個(gè)模塊無(wú)縫并聯(lián)，無(wú)需增加取樣，因而方便擴(kuò)展。
【專(zhuān)利說(shuō)明】有源無(wú)源混聯(lián)閉環(huán)控制系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種有源無(wú)源混聯(lián)閉環(huán)控制系統(tǒng)，特別是涉及一種電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償領(lǐng)域的有源無(wú)源混聯(lián)閉環(huán)控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)及民用設(shè)備注重智能化、現(xiàn)代化的同時(shí)，使得電網(wǎng)中的無(wú)功功率低下、電壓波動(dòng)閃變、三相不平衡、諧波等電能質(zhì)量問(wèn)題越加突出；尤其是自動(dòng)化控制，對(duì)電網(wǎng)兼容性提出更高的要求。傳統(tǒng)的無(wú)源技術(shù)因其先天局限性很難綜合解決這些問(wèn)題。
[0003]目前一些融合了動(dòng)態(tài)無(wú)源補(bǔ)償技術(shù)和有源諧波補(bǔ)償技術(shù)的混聯(lián)產(chǎn)品，因其理想的治理效果和較高的性?xún)r(jià)比，越來(lái)越受到市場(chǎng)的青睞。
[0004]然而，大多數(shù)的混聯(lián)產(chǎn)品，僅僅是簡(jiǎn)單的將兩個(gè)完全獨(dú)立的無(wú)源產(chǎn)品與有源產(chǎn)品組合在系統(tǒng)中，各自分別控制。不僅增加了整套補(bǔ)償裝置的成本，占用較大的場(chǎng)地，更重要的是不能保證裝置的響應(yīng)時(shí)間和控制精度。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的混聯(lián)產(chǎn)品各自分別控制導(dǎo)致不能保證裝置的響應(yīng)時(shí)間和控制精度的缺陷，提供一種有源無(wú)源混聯(lián)閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過(guò)采用無(wú)功模糊控制，實(shí)時(shí)檢測(cè)電源側(cè)無(wú)功電流的大小，根據(jù)實(shí)際電容器所能提供的無(wú)功補(bǔ)償電流數(shù)，控制應(yīng)該 投入電容器組數(shù)和有源所發(fā)的感性或容性無(wú)功量。
[0006]本實(shí)用新型是通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)解決上述技術(shù)問(wèn)題的:
[0007]本實(shí)用新型提供了一種有源無(wú)源混聯(lián)閉環(huán)控制系統(tǒng)，其特點(diǎn)是所述有源無(wú)源混聯(lián)閉環(huán)控制系統(tǒng)包括一有源無(wú)功發(fā)生器和一無(wú)功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置，所述有源無(wú)功發(fā)生器采集三相電網(wǎng)的輸出電流中的無(wú)功電流和諧波，所述有源無(wú)功發(fā)生器的處理器基于無(wú)功模糊算法和PI控制(一種比例積分控制策略)和重復(fù)控制的控制策略生成一投切信號(hào)，并且所述處理器向所述無(wú)功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置發(fā)送所述投切信號(hào)。
[0008]其中所述有源無(wú)功發(fā)生器和無(wú)功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置用于對(duì)三相電網(wǎng)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。
[0009]現(xiàn)有的電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置中為了計(jì)算補(bǔ)償電流以及消除系統(tǒng)周期性跟蹤誤差都會(huì)采用所述無(wú)功模糊算法和PI控制和重復(fù)控制的控制策略等現(xiàn)有無(wú)功補(bǔ)償中常用的補(bǔ)償電流的計(jì)算方法以及消除系統(tǒng)周期性跟蹤誤差的閉環(huán)控制策略，所以此處不再詳細(xì)贅述所述無(wú)功模糊算法和PI控制和重復(fù)控制的控制策略的具體實(shí)現(xiàn)方式。
[0010]所述投切信號(hào)是指無(wú)功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置的無(wú)功補(bǔ)償投入三相電網(wǎng)的控制信號(hào)。而且所述投切信號(hào)基于不同種類(lèi)的無(wú)功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置可以采用不同的信號(hào)結(jié)構(gòu)和內(nèi)容，所以本實(shí)用新型并不限定所述投切信號(hào)的具體結(jié)構(gòu)及內(nèi)容。
[0011]本實(shí)用新型將有源和無(wú)源通過(guò)有源無(wú)功發(fā)生器的處理器進(jìn)行整體的協(xié)調(diào)控制，并采用模糊算法和PI控制、重復(fù)控制等控制策略實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)閉環(huán)的無(wú)功補(bǔ)償控制。
[0012]較佳地，所述有源無(wú)功發(fā)生器通過(guò)一總線與所述無(wú)功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置連接，所述有源無(wú)功發(fā)生器的處理器通過(guò)所述總線發(fā)送投切信號(hào)至所述無(wú)功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置。
[0013]較佳地，所述有源無(wú)源混聯(lián)閉環(huán)控制系統(tǒng)還包括一輸入裝置，所述輸入裝置將讀入的控制參數(shù)發(fā)送至所述有源無(wú)功發(fā)生器，所述有源無(wú)功發(fā)生器的處理器基于所述控制參數(shù)、無(wú)功模糊算法和PI控制和重復(fù)控制的控制策略生成所述投切信號(hào)。
[0014]本實(shí)用新型中利用輸入裝置來(lái)為人工調(diào)節(jié)投切信號(hào)的參數(shù)提供了控制途徑。
[0015]較佳地，所述輸入裝置通過(guò)一 RS485總線(一種通用的總線標(biāo)準(zhǔn))與所述有源無(wú)功發(fā)生器連接。
[0016]優(yōu)選地，所述輸入裝置為一觸摸屏。
[0017]在符合本領(lǐng)域常識(shí)的基礎(chǔ)上，上述各優(yōu)選條件，可任意組合，即得本實(shí)用新型各較佳實(shí)例。
[0018]本實(shí)用新型的積極進(jìn)步效果在于:
[0019]本實(shí)用新型的有源無(wú)源混聯(lián)閉環(huán)控制系統(tǒng)通過(guò)采用無(wú)功模糊控制，實(shí)時(shí)檢測(cè)電源側(cè)無(wú)功電流的大小，根據(jù)實(shí)際電容器所能提供的無(wú)功補(bǔ)償電流數(shù)，計(jì)算應(yīng)該投入電容器組數(shù)和有源所發(fā)的感性或容性無(wú)功量。從而達(dá)到對(duì)系統(tǒng)的快速精準(zhǔn)補(bǔ)償。
[0020]而且本實(shí)用新型還能適時(shí)精確的對(duì)系統(tǒng)功率進(jìn)行補(bǔ)償，并對(duì)沖擊性引起的電壓跌落和電壓波動(dòng)具有很好的穩(wěn)壓作用。完美融合了動(dòng)態(tài)無(wú)源補(bǔ)償技術(shù)和有源諧波補(bǔ)償技術(shù)，具有濾波容量大、濾波范圍廣、濾波效率聞、適時(shí)跟蹤和響應(yīng)的特點(diǎn)，可聞效濾除負(fù)載諧波，抑制系統(tǒng)振蕩，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性，同時(shí)取得明顯的節(jié)能降耗和供電設(shè)備增容的效果，具有較強(qiáng)的工程實(shí)用性和很高的產(chǎn)品性?xún)r(jià)比。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為本實(shí)用新型的有源無(wú)源混聯(lián)閉環(huán)控制系統(tǒng)的較佳實(shí)施例的拓?fù)潆娐肥疽鈭D。
[0022]圖2為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例的控制策略邏輯圖。
[0023]圖3為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例的測(cè)試結(jié)果對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面通過(guò)實(shí)施例的方式進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型，但并不因此將本實(shí)用新型限制在所述的實(shí)施例范圍之中。
[0025]本實(shí)用新型的有源無(wú)源混聯(lián)閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過(guò)有源無(wú)功發(fā)生器采集三相電網(wǎng)的輸出電流中的無(wú)功電流和諧波，所述有源無(wú)功發(fā)生器的處理器基于無(wú)功模糊算法和PI控制和重復(fù)控制的控制策略生成一投切信號(hào)，并且所述處理器向所述無(wú)功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置發(fā)送所述投切信號(hào)。
[0026]因此有源無(wú)功發(fā)生器部分與無(wú)功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置的采樣和控制均由有源無(wú)功發(fā)生器的控制核心，即有源無(wú)功發(fā)生器的處理器完成，采用通訊控制等控制無(wú)功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置的投切。
[0027]而且通過(guò)模糊算法和PI控制和重復(fù)控制的控制策略來(lái)消除系統(tǒng)中周期性跟蹤誤差，進(jìn)而改善裝置穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償精度，并且還對(duì)輸出指令誤差實(shí)時(shí)調(diào)整，從而改善裝置的動(dòng)態(tài)性倉(cāng)泛。[0028]所以本實(shí)用新型完美融合了動(dòng)態(tài)無(wú)源補(bǔ)償技術(shù)和有源諧波補(bǔ)償技術(shù)，能適時(shí)精確的對(duì)系統(tǒng)功率進(jìn)行補(bǔ)償，并對(duì)沖擊性引起的電壓跌落和電壓波動(dòng)具有很好的穩(wěn)壓作用。
[0029]下面通過(guò)下述具體實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明:
[0030]本實(shí)施例的有源無(wú)源混聯(lián)閉環(huán)控制系統(tǒng)包括三相電網(wǎng)1、有源無(wú)功發(fā)生器2、無(wú)功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置3和觸摸屏4。
[0031]其中有源無(wú)功發(fā)生器2通過(guò)總線與無(wú)功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置3連接，有源無(wú)功發(fā)生器2還通過(guò)RS485總線與所述觸摸屏4連接。
[0032]所述三相電網(wǎng)I向負(fù)載輸出電能。其中包含無(wú)功功率低下、電壓波動(dòng)閃變、三相不平衡、諧波等電能質(zhì)量問(wèn)題，所以本實(shí)施例的有源無(wú)功發(fā)生器2采集三相電網(wǎng)I輸出的電流中的無(wú)功電流和諧波。即采集三相電網(wǎng)I輸出電能中表征上述各種電能質(zhì)量問(wèn)題的參數(shù)數(shù)據(jù)。
[0033]所述觸摸屏4將讀入用戶(hù)輸入的控制參數(shù)，并發(fā)送至所述有源無(wú)功發(fā)生器2，所述有源無(wú)功發(fā)生器2的處理器(圖1中未顯示)基于所述控制參數(shù)、無(wú)功模糊算法和PI控制和重復(fù)控制的控制策略生成所述投切信號(hào)。并且所述 處理器通過(guò)所述總線發(fā)送投切信號(hào)至所述無(wú)功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置3。
[0034]本實(shí)施例的有源無(wú)源混聯(lián)閉環(huán)控制系統(tǒng)中采用下述的模糊算法時(shí)的具體工作流程如下:。
[0035]檢測(cè)三相電網(wǎng)I的電流(記作iqs),第η次指令無(wú)功電流記作ref_iqfn,初值賦為
O。設(shè)定感性無(wú)功電流為負(fù)值，容性為正值。
[0036]refjqfj^refjqUiqs 公式①
[0037]以下分情況討論:
[0038]A、未運(yùn)行時(shí)，電流iqs和負(fù)載電流的無(wú)功性質(zhì)相同，大小一致，這時(shí)根據(jù)公式①，第η次指令無(wú)功電流ref_iqfn的值就和負(fù)載無(wú)功電流大小一致，有源無(wú)源混聯(lián)閉環(huán)控制系統(tǒng)就發(fā)性質(zhì)與負(fù)載無(wú)功電流相反的無(wú)功電流進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。
[0039]理論上，運(yùn)行后iqs為0，這樣根據(jù)公式①，第η次指令無(wú)功電流ref_iqfn在原來(lái)的基礎(chǔ)上再加iqs，iqs為O，指令電流值不變，仍以原來(lái)的值發(fā)無(wú)功電流。
[0040]但是實(shí)際上，運(yùn)行后由于誤差，控制不精確等的原因，iqs并不為0，如果iqs仍舊有感性無(wú)功電流未補(bǔ)償(即iqs〈0)，第η次指令無(wú)功電流就加上這部分未補(bǔ)償?shù)母行詿o(wú)功電流(ref_iqfn與iqs符號(hào)相同，同為負(fù)，絕對(duì)值相加)，使第η次指令無(wú)功電流(絕對(duì)值)變大，輸出容性無(wú)功電流(絕對(duì)值)隨之也變大，可以使iqs的絕對(duì)值減??；如果iqs呈容性(即iqs>0),第η次指令無(wú)功電流就減去這部分過(guò)補(bǔ)償?shù)娜菪詿o(wú)功電流(ref_iqfn與iqs符號(hào)相反，絕對(duì)值相減)，使第η次指令無(wú)功電流減小，輸出容性無(wú)功電流隨之也減小，可以使iqs的絕對(duì)值減小?？傮w控制的目標(biāo)就是使iqs趨近于O。
[0041]當(dāng)然，上述僅是對(duì)本實(shí)施例采用無(wú)功模糊算法的工作流程的舉例說(shuō)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以依據(jù)需要在本實(shí)施例的有源無(wú)源混聯(lián)閉環(huán)控制系統(tǒng)中采用其他形式或類(lèi)型的現(xiàn)有的無(wú)功模糊算法。此外本實(shí)施例的PI控制和重復(fù)控制的控制策略可以采用任意形式或類(lèi)型的現(xiàn)有的控制策略，當(dāng)本實(shí)施例中采用PI控制和重復(fù)控制的控制策略時(shí)，例如圖2中所示的一種控制策略的邏輯圖，本實(shí)施例能夠?qū)崿F(xiàn)閉環(huán)控制，進(jìn)而消除系統(tǒng)周期性跟蹤誤差，改善裝置穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償精度，對(duì)輸出指令誤差實(shí)時(shí)調(diào)整，改善裝置的動(dòng)態(tài)性能。[0042]通過(guò)采用本實(shí)施例的有源無(wú)源混聯(lián)閉環(huán)控制系統(tǒng)能適時(shí)精確的對(duì)系統(tǒng)功率進(jìn)行補(bǔ)償，并對(duì)沖擊性引起的電壓跌落和電壓波動(dòng)具有很好的穩(wěn)壓作用。如圖3所述，通過(guò)對(duì)實(shí)際產(chǎn)品的測(cè)試，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以發(fā)現(xiàn)采用本實(shí)施例的有源無(wú)源混聯(lián)閉環(huán)控制系統(tǒng)相對(duì)于現(xiàn)有的有源無(wú)源分立控制的混聯(lián)控制系統(tǒng)功率因數(shù)值有顯著的提高。
[0043]雖然以上描述了本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些僅是舉例說(shuō)明，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍是由所附權(quán)利要求書(shū)限定的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離本實(shí)用新型的原理和實(shí)質(zhì)的前提下，可以對(duì)這些實(shí)施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種有源無(wú)源混聯(lián)閉環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述有源無(wú)源混聯(lián)閉環(huán)控制系統(tǒng)包括一有源無(wú)功發(fā)生器和一無(wú)功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置，所述有源無(wú)功發(fā)生器采集三相電網(wǎng)輸出的電流中的無(wú)功電流和諧波，所述有源無(wú)功發(fā)生器的處理器基于無(wú)功模糊算法和PI控制和重復(fù)控制的控制策略生成一投切信號(hào)，并且所述處理器向所述無(wú)功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置發(fā)送所述投切信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的有源無(wú)源混聯(lián)閉環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述有源無(wú)功發(fā)生器通過(guò)一總線與所述無(wú)功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置連接，所述有源無(wú)功發(fā)生器的處理器通過(guò)所述總線發(fā)送投切信號(hào)至所述無(wú)功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置。
3.如權(quán)利要求1或2所述的有源無(wú)源混聯(lián)閉環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述有源無(wú)源混聯(lián)閉環(huán)控制系統(tǒng)還包括一輸入裝置，所述輸入裝置將讀入的控制參數(shù)發(fā)送至所述有源無(wú)功發(fā)生器，所述有源無(wú)功發(fā)生器的處理器基于所述控制參數(shù)、無(wú)功模糊算法和PI控制和重復(fù)控制的控制策略生成所述投切信號(hào)。
4.如權(quán)利要求3所述的有源無(wú)源混聯(lián)閉環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述輸入裝置通過(guò)一 RS485總線與所述有源無(wú)功發(fā)生器連接。
5.如權(quán)利要求3所述的有源無(wú)源混聯(lián)閉環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述輸入裝置為一觸摸屏。
【文檔編號(hào)】H02J3/01GK203747425SQ201320792778
【公開(kāi)日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2013年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月3日
【發(fā)明者】蒲紅梅, 孫永成, 張雋 申請(qǐng)人:湖北追日電氣股份有限公司