[發(fā)明專(zhuān)利]一種配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)電壓穩(wěn)定器的控制策略

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510087280.9
• 申請(qǐng)日: 2015-02-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104578083B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賀永勝;顏盛軍;李捷;王冬;楊永標(biāo);周靜;黃莉;陳璐;王金明
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 國(guó)家電網(wǎng)公司;國(guó)電南瑞科技股份有限公司;國(guó)網(wǎng)重慶市電力公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02J3/12
• 分類(lèi)號(hào): H02J3/12
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司32224
• 代理人: 董建林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)電壓穩(wěn)定器及其控制策略，屬于電力系統(tǒng)柔性交流輸配電和電力電子技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代電力系統(tǒng)的發(fā)展，電網(wǎng)中大量非線(xiàn)性負(fù)載的接入、電容器投切、電動(dòng)機(jī)啟停及各類(lèi)系統(tǒng)故障所帶來(lái)的電能質(zhì)量問(wèn)題越發(fā)引起人們的重視，對(duì)于電網(wǎng)用戶(hù)來(lái)說(shuō)，電能質(zhì)量問(wèn)題有可能導(dǎo)致其用電設(shè)備的失效或誤動(dòng)作，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失及安全隱患問(wèn)題。

在眾多電能質(zhì)量控制裝置中，動(dòng)態(tài)電壓穩(wěn)定器(DVR)作為串聯(lián)型裝置的典型代表，是目前解決電壓暫降問(wèn)題最直接、經(jīng)濟(jì)的電力電子裝置，在配電網(wǎng)中獲得極其廣泛的應(yīng)用。DVR串聯(lián)連接電網(wǎng)和負(fù)載，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生電壓暫降時(shí)，以注入電壓的形式調(diào)整負(fù)載端電壓波形、幅值及相位，從而達(dá)到改善負(fù)載電壓質(zhì)量的效果。ABB公司也很快利用新型的IGCT大功率開(kāi)關(guān)器件研發(fā)并生產(chǎn)了兆瓦級(jí)的動(dòng)態(tài)電壓穩(wěn)定器，國(guó)內(nèi)的高等院校和科研機(jī)構(gòu)對(duì)DVR的發(fā)明研究方興未艾，有關(guān)DVR拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、故障檢測(cè)、相位鎖定、補(bǔ)償策略、控制方法等方面一直是研究的重點(diǎn)。

目前DVR應(yīng)用較多的控制策略中，傳統(tǒng)的交流電壓外環(huán)比例控制策略實(shí)現(xiàn)最為簡(jiǎn)單，暫態(tài)響應(yīng)速度較快，但無(wú)法滿(mǎn)足補(bǔ)償電壓無(wú)靜差跟蹤的要求；基于坐標(biāo)變換的比例積分(PI)控制策略能夠?qū)崿F(xiàn)DVR輸出電壓的無(wú)靜差控制，但坐標(biāo)變換計(jì)算的復(fù)雜性大大限制了DVR的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度、削弱了設(shè)備的魯棒性。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)電壓穩(wěn)定器及其控制策略。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)電壓穩(wěn)定器，包括隔離變壓器、單相不控整流橋、直流母線(xiàn)電容、單相H橋逆變器、低通電感電容濾波器和旁路開(kāi)關(guān)；所述隔離變壓器的原邊與電網(wǎng)相連，副邊與單相不控整流橋的交流側(cè)相連，所述單相不控整流橋、直流母線(xiàn)電容和單相H橋逆變器并聯(lián)，所述單相H橋逆變器的交流側(cè)與低通電感電容濾波器相連，所述旁路開(kāi)關(guān)與低通電感電容濾波器的電容并聯(lián)。

所述單相不控整流橋包括并聯(lián)的兩個(gè)整流橋臂，每個(gè)整流橋臂包括串聯(lián)的兩二極管。

低通電感電容濾波器由一個(gè)電感和一個(gè)電容串聯(lián)而成。

所述單相H橋逆變器包括并聯(lián)的兩個(gè)橋臂，每個(gè)橋臂包括第一絕緣門(mén)極雙極型晶體管和第二絕緣門(mén)極雙極型晶體管，第一絕緣門(mén)極雙極型晶體管的集電極與第二絕緣門(mén)極雙極型晶體管的發(fā)射極連接，每個(gè)絕緣門(mén)極雙極型晶體管的集電極與發(fā)射極之間反向并聯(lián)有一個(gè)二極管。

一種配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)電壓穩(wěn)定器的控制策略，其特征在于：在傳統(tǒng)比例諧振控制中引入半周期Posicast控制方法；具體步驟為，

步驟一，將采樣得到的動(dòng)態(tài)電壓穩(wěn)定器實(shí)際輸出電壓U_dvr與動(dòng)態(tài)電壓穩(wěn)定器參考輸出電壓U_ref相減，獲得控制后動(dòng)態(tài)電壓穩(wěn)定器輸出電壓的偏差量；

步驟二，采用比例諧振控制算法對(duì)偏差量進(jìn)行處理，獲得動(dòng)態(tài)電壓穩(wěn)定器 輸出電壓的理論控制值U^*_sig；

步驟三，將理論控制值U^*_sig分別乘以和獲得兩個(gè)分量，將兩個(gè)分量相加獲得動(dòng)態(tài)電壓穩(wěn)定器輸出電壓的控制值U_sig，其中δ為欠阻尼系統(tǒng)階躍響應(yīng)的超調(diào)量，Td為低通電感電容濾波器諧振周期的1/2；

步驟四，基于正弦脈寬調(diào)制的方法，利用動(dòng)態(tài)電壓穩(wěn)定器輸出電壓的控制值U_sig完成控制。

本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：1、本發(fā)明拓?fù)浜?jiǎn)單，響應(yīng)速度快，補(bǔ)償效果優(yōu)異，是治理電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)電壓?jiǎn)栴}最經(jīng)濟(jì)、有效的手段之一；2、本發(fā)明在傳統(tǒng)比例諧振控制中引入半周期Posicast控制方法，增加了DVR阻尼，獲得了較大的高頻增益，降低了系統(tǒng)對(duì)噪聲的敏感性，能夠有效抑制低通電感電容濾波器帶來(lái)的欠阻尼效應(yīng)，大幅提升DVR的暫態(tài)響應(yīng)特性；3、本發(fā)明有效解決了DVR傳統(tǒng)交流電壓外環(huán)比例控制策略的無(wú)法滿(mǎn)足補(bǔ)償電壓無(wú)靜差跟蹤的問(wèn)題，同時(shí)也有效解決了基于坐標(biāo)變換的比例積分(PI)控制策略中坐標(biāo)變化計(jì)算復(fù)雜、限制DVR動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度、消弱DVR魯棒性的問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)電壓穩(wěn)定器的補(bǔ)償系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的改進(jìn)PR控制策略框圖。

圖3為無(wú)相位跳變下三相對(duì)稱(chēng)電壓跌落的PSCAD/EMTDC仿真波形。

圖4為無(wú)相位跳變下三相不對(duì)稱(chēng)電壓跌落的PSCAD/EMTDC仿真波形。

圖5為有相位跳變下不對(duì)稱(chēng)電壓跌落的PSCAD/EMTDC仿真波形圖；