[發明專利]一種基于自頻率同步的電壓矢量穩定器及控制方法

有效

• 申請號: 201310140492.X
• 申請日: 2013-04-22
• 公開（公告）號: CN103259266A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 胡家兵;趙明權;袁小明;尚磊
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02J3/16
• 分類號: H02J3/16;H02J3/40
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

1.一種基于自頻率同步的電壓矢量穩定器，其特征在于，所述電壓矢量穩定器包括儲能單元(11)、電力電子變換器(12)，濾波器(13)，內頻率控制器(14)，幅值控制器(15)，電壓矢量控制單元(16)和信號測量單元(17)；

所述電力電子變換器(12)的第一輸入輸出端連接儲能單元(11)，電能在兩者之間雙向傳輸；電力電子變換器(12)的第二輸入輸出端連接濾波器(13)；電力電子變換器(12)的輸入控制端連接至電壓矢量控制單元(16)的輸出端；濾波器(13)連接外部的電網(3)；

所述信號測量單元(17)的輸入端連接至并網點；信號測量單元(17)的第一輸出端連接至所述內頻率控制器(14)的輸入端，信號測量單元(17)的第二輸出端連接至所述幅值控制器(15)的輸入端，所述信號測量單元(17)用于將從并網點處采集的電壓和電流信號進行處理后輸出有功功率P_meas、無功功率Q_meas和并網點電壓的幅值U_meas；

所述內頻率控制器(14)用于根據所述有功功率P_meas產生相角θ；

所述幅值控制器(15)用于根據所述無功功率Q_meas產生幅值E；

所述電壓矢量控制單元(16)用于將內頻率控制器(14)輸出的相角θ和幅值控制器(15)輸出的幅值E進行處理并輸出開關控制信號給電力電子變換器(12)的輸入控制端。

2.如權利要求1所述的電壓矢量穩定器，其特征在于，所述內頻率控制器(14)包括依次連接的減法器(141)、PI控制器(142)、乘法器(143)和積分器(144)；減法器(141)用于將有功功率參考值P_ref減去有功功率P_meas并輸出功率誤差；PI控制器(142)用于將功率誤差進行PI控制并輸出內頻率f；乘法器(143)用于將內頻率f乘以系數2π并輸出內電勢矢量E的旋轉角旋轉速度ω；積分器(144)用于將旋轉角旋轉速度ω進行積分處理并輸出相角θ。

3.如權利要求1所述的電壓矢量穩定器，其特征在于，所述內頻率控制器(14)包括依次連接的減法器(145)、第一積分器(146)、乘法器(147)、第二積分器(148)和阻尼器(149)；減法器(145)用于將第一輸入端有功功率參考值P_ref減去第二輸入端有功功率P_meas再減去第三輸入端的阻尼功率并輸出功率誤差；第一積分器(146)用于將功率誤差進行積分處理并輸出內頻率f；乘法器(147)用于將內頻率f乘以系數2π并輸出內電勢矢量E的旋轉角旋轉速度ω；第二積分器(148)用于將旋轉角旋轉速度ω進行積分處理并輸出內電勢矢量的相角θ；阻尼器(149)用于將內電勢矢量E的旋轉角旋轉速度ω進行處理并輸出阻尼功率至減法器(145)的第三輸入端。

4.如權利要求1所述的電壓矢量穩定器，其特征在于，所述幅值控制器(15)包括依次連接的減法器(151)、積分器(152)和PI控制器(153)；減法器(151)用于將無功功率參考值Q_ref減去無功功率測量值Q_meas并輸出無功功率誤差；積分器(152)用于將無功功率誤差進行積分處理并輸出積分信號；PI控制器(153)用于將輸入信號進行PI控制并輸出內電勢幅值E。

5.如權利要求1所述的電壓矢量穩定器，其特征在于，所述幅值控制器(15)包括：低通濾波器(153)，用于將并網點電壓幅值測量值U_meas轉換為內電勢矢量的幅值E。

6.一種基于自頻率同步的控制方法，其特征在于，包括下述步驟：

S1：檢測電壓矢量穩定器輸出的有功功率P_meas和無功功率Q_meas；

S2：當電壓矢量穩定器輸出的有功功率P_meas或無功功率Q_meas不為零時，通過控制內電勢矢量E來抑制并網點的電壓矢量U變化，實現了并網點電壓矢量的旋轉速度慣性和幅值慣性。

7.如權利要求6所述的控制方法，其特征在于，步驟S2具體包括：

當并網點電壓矢量U的旋轉速度低于內電勢矢量E的旋轉速度時，通過向電網發出有功功率抑制并網點電壓矢量相位的滯后，實現了并網點電壓矢量旋轉速度的慣性；

當并網點電壓矢量U的旋轉速度高于內電勢矢量E的旋轉速度時，通過從電網吸收有功功率抑制并網點電壓矢量相位的超前，實現了并網點電壓矢量旋轉速度的慣性；

當并網點電壓矢量U的幅值小于內電勢矢量E的幅值時，通過向電網發出無功功率抑制并網點電壓矢量的幅值減小，實現了并網點電壓矢量幅值的慣性；

當并網點電壓矢量U的幅值大于內電勢矢量E的幅值時，通過從電網吸收無功功率抑制并網點電壓矢量的幅值增大，實現了并網點電壓矢量幅值的慣性。