[發明專利]一種零有功注入的統一電能質量調節器電壓暫降補償方法

有效

• 申請號: 201310074730.1
• 申請日: 2013-03-08
• 公開（公告）號: CN103199539A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 徐云飛;肖湘寧;徐永海;龍云波;于寶來
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H02J3/12
• 分類號: H02J3/12;H02J3/18
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 朱琨

技術領域

本發明屬于統一電能質量調節器電壓暫降(暫升)補償控制技術領域，尤其涉及一種零有功注入的統一電能質量調節器電壓暫降(暫升)補償方法。

背景技術

現代工業、商業和居民用電設備，如高性能辦公設備、精密實驗儀器、變頻調速設備、可編程邏輯控制器、各種自動生產線以及計算機系統等對電源特性變化的敏感性呈逐年上升趨勢；同時，電能質量問題越來越復雜，由電能質量擾動引起的損失日趨增加。因此，為了提高供電質量、降低因電能質量問題對用戶造成的損失、保護用戶利益、營造良好的投資環境，采用先進的電能質量調控技術成為未來電力供應的發展趨勢之一。統一電能質量調節器(Unified?Power?Quality?Conditioner，UPQC)作為一種能最有效解決非線性敏感負荷綜合電能質量問題的補償裝置而備受關注。UPQC不僅能解決由非線性、不對稱負載帶來的無功、諧波電流以及不平衡問題，同樣可以為敏感負荷提供更為優質的供電電壓，從而使其免于受到系統電壓暫降或暫升、諧波電壓以及閃變等帶來的影響。

UPQC主電路基本結構如圖1所示，由串聯換流器，并聯換流器，串聯變壓器以及旁路開關組成。主電路采用“左串右并”的連接形式，即工作時，并聯換流器接于負荷側，主要用于補償諧波電流、無功電流和不平衡電流，同時維持兩個換流器之間的公關直流電壓恒定；串聯換流器接于系統側，具有維持負載公共聯接點處電壓幅值、抑制電壓波動和補償電壓諧波的功能。這樣的好處主要在于避免了串聯換流器免于受到負載電流質量問題的影響，同時并聯換流器免于受到系統電壓質量問題的影響。

通常UPQC被簡單的看作擁有公共直流母線的兩個相對獨立的補償裝置。因為，普遍的認為電壓質量問題應由串聯部分解決，電流質量問題則由并聯部分解決，這無異于扼殺了UPQC的整體性。當系統發生電壓暫降或電壓暫升時，采用傳統的串聯側補償電壓暫降或暫升，同時并聯側提供直流電壓支撐的方法可能會導致系統電壓更大程度的暫降。而采用完全獨立串聯、并聯兩個換流器補償電壓暫降時會帶來補償持續時間的不確定以及補償后恢復重啟等復雜問題。利用最小能量補償的方法雖然可以一定程度上提高補償持續時間，但其作用終歸有限，而能否實現零有功注入的補償條件更受限于電壓暫降或暫升的深度以及負載功率因數等。然而，一旦UPQC串并聯換流器經過一系列控制及算法實現不受負載功率因數以及電壓暫降深度約束的零有功注入補償，不僅可以避免敏感負荷受到電壓暫降或暫升的影響，并且對裝置的補償能力及穩定性都有很大程度的提升。

發明內容

本發明的目的在于提供一種統一電能質量調節器電壓暫降（暫升）補償方法，用于實現統一電能質量調節器不受負載功率因數以及暫升或暫降深度約束的零有功注入補償。

為了實現上述目的，本發明提出的技術方案是，一種零有功注入的統一電能質量調節器電壓暫降/暫升補償方法，其特征是所述方法包括：

步驟1：采樣系統電壓，分別根據系統電壓的A相系統電壓U_a、B相系統電壓U_b和C相系統電壓U_c構建虛擬系統電壓，包括：

由A相系統電壓U_a分別計算B相虛擬電壓U_bas和C相虛擬電壓U_cas，構建第一組虛擬系統電壓；

由B相系統電壓U_b分別計算A相虛擬電壓U_abs和C相虛擬電壓U_cbs，構建第二組虛擬系統電壓；

由C相系統電壓U_c分別計算A相虛擬電壓U_acs和B相虛擬電壓U_bcs，構建第三組虛擬系統電壓；

步驟2：根據第一組虛擬系統電壓、第二組虛擬系統電壓或者第三組虛擬系統電壓判斷系統電壓是否發生暫降或者暫升，如果系統電壓發生暫降或者暫升，則分別計算系統補償電壓的三相電壓和系統補償電流的d′軸和q′軸分量；其中，d′軸與補償后的負載電壓的A相電壓矢量重合，q′軸垂直且超前于d′軸；

步驟3：根據計算得到的系統補償電壓對統一電能質量調節器串聯換流器的輸出電壓進行調制，使統一電能質量調節器串聯換流器的輸出電壓的三相電壓分別等于系統補償電壓的三相電壓；將計算得到的系統補償電流的d′軸和q′軸分量作為基準值，生成相應的并聯換流器調制電壓，從而使并聯換流器輸出電流的d′軸和q′軸分量等于系統補償電流的d′軸和q′軸分量。