[發明專利]基于GMN算法的靜止同步補償器的控制方法

有效

• 申請號: 201710705651.4
• 申請日: 2017-08-17
• 公開（公告）號: CN107611987B
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 趙海全;李利元
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;H02J3/01
• 代理公司: 成都博通專利事務所 51208
• 代理人: 陳樹明

1.一種基于GMN算法的靜止同步補償器的控制方法，其步驟如下：

A、信號采樣

靜止同步補償器的數字處理器對電力系統中的周期性非正弦的三相負載電流信號采樣，得到當前時刻n的a相負載電流離散值i_a(n)、b相負載電流離散值i_b(n)和c相負載電流離散值i_c(n)

對電力系統中的三相公共點電壓采樣，得到當前時刻n的a相公共點電壓離散值v_a(n)、b相公共點電壓離散值v_b(n)和c相公共點電壓離散值v_c(n)；

對電源側的三相電流信號采樣，得到當前時刻n的a相電源電流離散值i_sa(n)，得到當前時刻n的b相電源電流離散值i_sb(n)，得到當前時刻n的c相電源電流離散值i_sc(n)；

對逆變器的直流側的直流母線電壓信號采樣，得到當前時刻n的直流母線電壓離散值V_d(n)；

B、計算單元有功電壓和無功電壓

B1、靜止同步補償器的數字處理器計算出電力系統當前時刻n的公共點電壓幅值V(n)：

B2、靜止同步補償器的數字處理器再根據當前時刻n的公共點電壓幅值V(n)，計算出當前時刻n的三相公共點電壓單元有功分量：

當前時刻n的a相公共點電壓單元有功分量u_pa(n)，u_pa(n)＝v_a(n)/V(n)；

當前時刻n的b相公共點電壓單元有功分量u_pb(n)，u_pb(n)＝v_b(n)/V(n)；

當前時刻n的c相公共點電壓單元有功分量u_pc(n)，u_pc(n)＝v_c(n)/V(n)；

B3、靜止同步補償器的數字處理器計算出當前時刻n的三相公共點電壓單元無功分量：

當前時刻n的a相公共點電壓單元無功分量u_qa(n)，

當前時刻n的b相公共點電壓單元無功分量u_qb(n)，

當前時刻n的c相公共點電壓單元無功分量u_qc(n)，

C、三相公共點電壓單元有功權值的更新

C1、三相負載電流有功分量誤差的計算：

根據當前時刻n的a相公共點電壓單元有功分量u_pa(n)，得到當前時刻n的a相負載電流有功分量期望值y_a(n)，y_a(n)＝u_pa(n)w_ap(n)；其中w_ap(n)為當前時刻n的a相公共點電壓單元有功權值，其初始值為零即w_ap(1)＝0；進而得到當前時刻n的a相負載電流有功分量誤差e_ap(n)，e_ap(n)＝i_a(n)-u_pa(n)w_ap(n)；

根據當前時刻n的b相公共點電壓單元有功分量u_pb(n)，得到當前時刻n的b相負載電流有功分量期望值y_b(n)，y_b(n)＝u_pb(n)w_bp(n)；其中w_bp(n)為當前時刻n的b相公共點電壓單元有功權值，其初始值為零即w_bp(1)＝0；進而得到當前時刻n的b相負載電流有功分量誤差e_bp(n)，e_bp(n)＝i_b(n)-u_pb(n)w_bp(n)；

根據當前時刻n的c相公共點電壓單元有功分量u_pc(n)，得到當前時刻n的c相負載電流有功分量期望值y_c(n)，y_c(n)＝u_pc(n)w_cp(n)；其中w_cp(n)為當前時刻n的c相公共點電壓單元有功權值，其初始值為零即w_cp(1)＝0；進而得到當前時刻n的c相負載電流有功分量誤差e_cp(n)，e_cp(n)＝i_c(n)-u_pc(n)w_cp(n)；

C2、三相公共點電壓單元有功權值的更新

由下式得出下一時刻(n+1)的a相公共點電壓單元有功權值w_ap(n+1)，

w_ap(n+1)＝w_ap(n)+μ(λap(n)|e_ap(n)|^r-1+(1-λap(n))|e_ap(n)|^v-1)sign(e_ap(n))u_pa(n)；

其中，μ為步長、其取值為0.02，λap(n)為a相負載電流有功分量誤差的混合函數，其表達式為其中exp(·)為指數運算；r為混合參數一、其取值為1.1；v為混合參數二、其取值為1.4；sign(·)為符號運算；

由下式得出下一時刻(n+1)的b相公共點電壓單元有功權值w_bp(n+1)，

w_bp(n+1)＝w_bp(n)+μ(λbp(n)|e_bp(n)|^r-1+(1-λbp(n))|e_bp(n)|^v-1)sign(e_bp(n))u_pb(n)；

其中，λbp(n)為b相負載電流有功分量誤差的混合函數，其表達式為

由下式得出下一時刻(n+1)的c相公共點電壓單元有功權值w_cp(n+1)，

w_cp(n+1)＝w_cp(n)+μ(λcp(n)|e_cp(n)|^r-1+(1-λcp(n))|e_cp(n)|^v-1)sign(e_cp(n))u_pc(n)；

其中，λcp(n)為c相負載電流有功分量誤差的混合函數，其表達式為

D、三相無功分量權值的更新：

D1、三相負載電流無功分量誤差的計算：

根據當前時刻n的a相公共點電壓單元無功分量u_qa(n)，得到當前時刻n的a相負載電流無功分量期望值y_a(n)，y_a(n)＝u_qa(n)w_aq(n)；其中w_aq(n)為當前時刻n的a相公共點電壓單元無功權值，其初始值為零即w_aq(1)＝0；進而得到當前時刻n的a相負載電流無功分量誤差e_aq(n)，e_aq(n)＝i_a(n)-u_qa(n)w_aq(n)；

根據當前時刻n的b相公共點電壓單元無功分量u_qb(n)，得到當前時刻n的b相負載電流無功分量期望值y_b(n)，y_b(n)＝u_qb(n)w_bq(n)；其中w_bq(n)為當前時刻n的b相公共點電壓單元無功權值，其初始值為零即w_bq(1)＝0；進而得到當前時刻n的b相負載電流無功分量誤差e_bq(n)，e_bq(n)＝i_b(n)-u_qb(n)w_bq(n)；

根據當前時刻n的c相公共點電壓單元無功分量u_qc(n)，得到當前時刻n的c相負載電流無功分量期望值y_c(n)，y_c(n)＝u_qc(n)w_cq(n)；其中w_cq(n)為當前時刻n的c相公共點電壓單元無功權值，其初始值為零即w_cq(1)＝0；進而得到當前時刻n的c相負載電流無功分量誤差e_cq(n)，e_cq(n)＝i_c(n)-u_qc(n)w_cq(n)；

D2、三相公共點電壓單元有功權值的更新

由下式得出下一時刻(n+1)的a相公共點電壓單元無功權值w_aq(n+1)，

w_aq(n+1)＝w_aq(n)+μ(λaq(n)|e_aq(n)|^r-1+(1-λaq(n))|e_aq(n)|^v-1)sign(e_aq(n))u_qa(n)；

其中，λaq(n)為a相負載電流無功分量誤差的混合函數，其表達式為

由下式得出下一時刻(n+1)的b相公共點電壓單元無功權值w_bq(n+1)，

w_bq(n+1)＝w_bq(n)+μ(λbq(n)|e_bq(n)|^r-1+(1-λbq(n))|e_bq(n)|^v-1)sign(e_bq(n))u_qb(n)；

其中，λbq(n)為b相負載電流無功分量誤差的混合函數，其表達式為

由下式得出下一時刻(n+1)的c相公共點電壓單元無功權值w_cq(n+1)，

w_cq(n+1)＝w_cq(n)+μ(λcq(n)|e_cq(n)|^r-1+(1-λcq(n))|e_cq(n)|^v-1)sign(e_cq(n))u_cq(n)；

其中，λcq(n)為c相負載電流無功分量誤差的混合函數，其表達式為

E、計算電源的參考電流

E1、三相參考電源電流有功分量的計算

算出公共點當前時刻n的參考電源電流基波平均有功權值w_pavg(n)，w_pavg(n)＝(w_ap(n)+w_bp(n)+w_cp(n))/3

根據當前時刻n的直流母線電壓離散值V_d(n)，求出當前時刻n的直流母線電壓的誤差v_de(n)，其中為設定的直流母線電壓的參考值：

將當前時刻n的直流母線電壓的誤差v_de(n)輸入電源電流PI控制器，得到電源電流PI控制器的當前時刻n的輸出值w_d(n)；進而得到當前時刻n公共點的參考電源電流的有功權值分量w_p(n)，w_p(n)＝w_pavg(n)+w_d(n)；

算出三相參考電源電流有功分量：

當前時刻n的a相參考電源電流有功分量

當前時刻n的b相參考電源電流有功分量

當前時刻n的c相參考電源電流有功分量

E2、三相參考電源電流無功分量的計算

算出公共點當前時刻n的參考電源電流基波無功平均值w_qavg(n)，w_qavg(n)＝(w_aq(n)+w_bq(n)+w_cq(n))/3

求出當前時刻n的公共點電壓的誤差v_e(n)，v_e(n)＝V^*-V(n)；其中V^*為公共點電壓的設定值；

將當前時刻n的公共點電壓的誤差v_e(n)輸入公共點電壓PI控制器，得到當前時刻n公共點電壓PI控制器的輸出值w_t(n)；進而得到當前時刻n公共點的參考電源電流的無功權值分量w_q(n)，w_q(n)＝w_t(n)-w_qavg(n)

求出當前時刻n三相參考電源電流無功分量：

當前時刻n的a相參考電源電流無功分量

當前時刻n的b相參考電源電流無功分量

當前時刻n的c相參考電源電流無功分量

E3、參考電源三相總參考電流的計算：

當前時刻n的a相參考電源總參考電流

當前時刻n的b相參考電源總參考電流

當前時刻n的c相參考電源總參考電流

F、逆變器的控制

將當前時刻n的a相電源電流離散值i_sa(n)，當前時刻n的b相電源電流離散值i_sb(n)，當前時刻n的c相電源電流離散值i_sc(n)，當前時刻n的a相參考電源總參考電流當前時刻n的b相參考電源總參考電流和當前時刻n的c相參考電源總參考電流送入滯環PWM電流控制器，滯環PWM電流控制器輸出控制信號控制開關器件的通斷，其具體控制邏輯為：

如果a相的上開關管打開，下開關管關斷；如果a相的上開關管關斷，下開關管打開；

如果b相的上開關管打開，下開關管關斷；如果b相的上開關管關斷，下開關管打開；

如果c相的上開關管打開，下開關管關斷；如果c相的上開關管關斷，下開關管打開；

其中，h為滯環PWM電流控制器的控制門限值，其取值為0.01；

G、令n＝n+1,重復A、B、C、D、E的步驟。