[發明專利]一種大功率無功與諧波動態混合補償系統的控制方法

有效

• 申請號: 201410623636.1
• 申請日: 2014-11-06
• 公開（公告）號: CN104362631A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: 張文景
• 申請（專利權）人: 張文景
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01;H02J3/18
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 陳昱彤

1.一種大功率無功與諧波動態混合補償系統的控制方法，所述混合補償系統包括靜止無功發生器(1)、晶閘管投切調諧濾波器組(2)和控制器(5)，所述靜止無功發生器包括三相電壓型逆變器和濾波器，所述晶閘管投切調諧濾波器組包括一個以上晶閘管投切調諧濾波器，所述靜止無功發生器(1)和各所述晶閘管投切調諧濾波器并聯接入電網；其特征是：所述控制器包括諧波檢測模塊、電流跟蹤模塊、脈沖寬度調制模塊和混合邏輯判斷模塊；利用電壓傳感器在電網側實時獲取電網的三相電壓U_a、U_b、U_c，利用電流傳感器實時獲取所述靜止無功發生器(1)與晶閘管投切調諧濾波器組(2)之間的電網的三相電流I_a、I_b、I_c，利用電流傳感器實時獲取所述靜止無功發生器(1)輸出的三相電流I_Ga、I_Gb、I_Gc，利用電壓傳感器實時獲取所述靜止無功發生器(1)的直流母線電壓U_dc；

所述控制方法包括：

所述控制器(5)的諧波檢測模塊依據在電網側獲取的電網的當前三相電壓、所述靜止無功發生器(1)與晶閘管投切調諧濾波器組(2)之間的電網的當前三相電流和所述靜止無功發生器(1)的當前直流母線電壓，實時計算得到所述靜止無功發生器(1)與晶閘管投切調諧濾波器組(2)之間的電網的三相電流的當前基波無功電流I_sq和當前諧波電流I_ah、I_bh、I_ch，所述當前諧波電流I_ah、I_bh和I_ch中包含無功功率；

并且，所述控制器(5)執行有以下步驟：

步驟1)：所述混合邏輯判斷模塊將靜止無功發生器(1)與晶閘管投切調諧濾波器組(2)之間的電網的三相電流的當前基波無功電流I_sq減去晶閘管投切調諧濾波器組(2)的當前輸出電流之和I_Tm而得到負載的當前實際基波無功電流I_q，再對當前實際基波無功電流I_q進行求導得到當前實際基波無功電流變化率dI_q/dt；然后利用當前實際基波無功電流I_q、當前實際基波無功電流變化率dI_q/dt以及晶閘管投切調諧濾波器組的當前第一開關邏輯向量、當前第三開關邏輯向量進行混合邏輯判斷而得到晶閘管投切調諧濾波器組的當前第二開關邏輯向量；

其中，所述晶閘管投切調諧濾波器組的當前輸出電流之和I_Tm按式(1)所示方法得到：

I_Tm＝(S₁+S₂+…+S_m)6πfcU/[(2πf)²lc-1]??????(1)

式(1)中，l表示單個晶閘管投切調諧濾波器的串聯電感值，c表示單個晶閘管投切調諧濾波器的電容值，U表示電網的相電壓，f表示電網的基波頻率；S₁,S₂,…S_m表示晶閘管投切調諧濾波器組的當前第三開關邏輯向量M₃＝(S₁,S₂,…S_m)中的各元素，第三開關邏輯向量在初始時為(0,0,...0)；

所述當前第一開關邏輯向量表示為M₁＝(T₁,T₂,…T_i,…T_m)，第一開關邏輯向量在初始時為(0,0,...0)；T_i的取值為1或者0，其中，T_i的取值為1時表示晶閘管投切調諧濾波器組中的第i個晶閘管投切調諧濾波器投入到電網中，T_i的取值為0時表示晶閘管投切調諧濾波器組中的第i個晶閘管投切調諧濾波器從電網中切除；所述當前第二開關邏輯向量表示為M₂＝(H₁,H₂,...H_m)；所述m表示所述晶閘管投切調諧濾波器組中可供投切的晶閘管投切調諧濾波器的總數量；

步驟2)：所述混合邏輯判斷模塊判斷當前實際基波無功電流變化率dI_q/dt是否滿足以下式(2)：

|dI_q/dt|<Δ????????????(2)

式(2)中，Δ表示正數；

如果滿足式(2)，則將當前第二開關邏輯向量賦值給當前第一開關邏輯向量而得到更新后的第一開關邏輯向量，接著，所述混合邏輯判斷模塊一方面執行步驟3)，一方面開始計時；并且，當混合邏輯判斷模塊判斷其計時時間t_d大于預先設定的計時閾值時，將更新后的第一開關邏輯向量賦值給當前第三開關邏輯向量而得到更新后的第三開關邏輯向量，再利用更新后的第三開關邏輯向量通過式(1)計算得到所述晶閘管投切調諧濾波器組的更新后的輸出電流之和I_Tm，然后返回執行步驟1)；

如果不滿足式(2)，則保持當前第一開關邏輯向量不變；然后一方面返回執行步驟1)，一方面執行步驟3)；

步驟3)：所述混合邏輯判斷模塊將當前第一開關邏輯向量M₁分別輸出到所述晶閘管投切調諧濾波器組的各晶閘管投切調諧濾波器的功率驅動電路中，而使各晶閘管投切調諧濾波器得到相應的投切信號；各晶閘管投切調諧濾波器再按照各自得到的投切信號進行投切，以補償負載的部分無功功率并濾除特定次諧波；

步驟4)：所述控制器將所述靜止無功發生器(1)與晶閘管投切調諧濾波器組(2)之間的電網的三相電流的當前諧波電流I_ah、I_bh、I_ch作為指令電流對應減去靜止無功發生器(1)當前輸出的三相電流I_Ga、I_Gb、I_Gc，由此得到諧波電流誤差；該諧波電流誤差依次經由所述電流跟蹤模塊、脈沖寬度調制模塊進行處理后得到所述諧波電流誤差的脈沖寬度調制信號，所述靜止無功發生器的三相電壓型逆變器中的功率驅動電路按照該諧波電流誤差的脈沖寬度調制信號對靜止無功發生器輸出的三相電流進行調制，由此連續補償負載的剩余無功功率和諧波。