[發(fā)明專利]基于GMN算法的靜止同步補(bǔ)償器的控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710705651.4
• 申請(qǐng)日: 2017-08-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107611987B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙海全;李利元
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/18
• 分類號(hào): H02J3/18;H02J3/01
• 代理公司: 成都博通專利事務(wù)所 51208
• 代理人: 陳樹(shù)明

1.一種基于GMN算法的靜止同步補(bǔ)償器的控制方法，其步驟如下：

A、信號(hào)采樣

靜止同步補(bǔ)償器的數(shù)字處理器對(duì)電力系統(tǒng)中的周期性非正弦的三相負(fù)載電流信號(hào)采樣，得到當(dāng)前時(shí)刻n的a相負(fù)載電流離散值i_a(n)、b相負(fù)載電流離散值i_b(n)和c相負(fù)載電流離散值i_c(n)

對(duì)電力系統(tǒng)中的三相公共點(diǎn)電壓采樣，得到當(dāng)前時(shí)刻n的a相公共點(diǎn)電壓離散值v_a(n)、b相公共點(diǎn)電壓離散值v_b(n)和c相公共點(diǎn)電壓離散值v_c(n)；

對(duì)電源側(cè)的三相電流信號(hào)采樣，得到當(dāng)前時(shí)刻n的a相電源電流離散值i_sa(n)，得到當(dāng)前時(shí)刻n的b相電源電流離散值i_sb(n)，得到當(dāng)前時(shí)刻n的c相電源電流離散值i_sc(n)；

對(duì)逆變器的直流側(cè)的直流母線電壓信號(hào)采樣，得到當(dāng)前時(shí)刻n的直流母線電壓離散值V_d(n)；

B、計(jì)算單元有功電壓和無(wú)功電壓

B1、靜止同步補(bǔ)償器的數(shù)字處理器計(jì)算出電力系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)刻n的公共點(diǎn)電壓幅值V(n)：

B2、靜止同步補(bǔ)償器的數(shù)字處理器再根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻n的公共點(diǎn)電壓幅值V(n)，計(jì)算出當(dāng)前時(shí)刻n的三相公共點(diǎn)電壓?jiǎn)卧泄Ψ至浚?/p>

當(dāng)前時(shí)刻n的a相公共點(diǎn)電壓?jiǎn)卧泄Ψ至縰_pa(n)，u_pa(n)＝v_a(n)/V(n)；

當(dāng)前時(shí)刻n的b相公共點(diǎn)電壓?jiǎn)卧泄Ψ至縰_pb(n)，u_pb(n)＝v_b(n)/V(n)；

當(dāng)前時(shí)刻n的c相公共點(diǎn)電壓?jiǎn)卧泄Ψ至縰_pc(n)，u_pc(n)＝v_c(n)/V(n)；

B3、靜止同步補(bǔ)償器的數(shù)字處理器計(jì)算出當(dāng)前時(shí)刻n的三相公共點(diǎn)電壓?jiǎn)卧獰o(wú)功分量：

當(dāng)前時(shí)刻n的a相公共點(diǎn)電壓?jiǎn)卧獰o(wú)功分量u_qa(n)，

當(dāng)前時(shí)刻n的b相公共點(diǎn)電壓?jiǎn)卧獰o(wú)功分量u_qb(n)，

當(dāng)前時(shí)刻n的c相公共點(diǎn)電壓?jiǎn)卧獰o(wú)功分量u_qc(n)，

C、三相公共點(diǎn)電壓?jiǎn)卧泄?quán)值的更新

C1、三相負(fù)載電流有功分量誤差的計(jì)算：

根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻n的a相公共點(diǎn)電壓?jiǎn)卧泄Ψ至縰_pa(n)，得到當(dāng)前時(shí)刻n的a相負(fù)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(dāng)前時(shí)刻n的a相公共點(diǎn)電壓?jiǎn)卧泄?quán)值，其初始值為零即w_ap(1)＝0；進(jìn)而得到當(dāng)前時(shí)刻n的a相負(fù)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(jù)當(dāng)前時(shí)刻n的b相公共點(diǎn)電壓?jiǎn)卧泄Ψ至縰_pb(n)，得到當(dāng)前時(shí)刻n的b相負(fù)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(dāng)前時(shí)刻n的b相公共點(diǎn)電壓?jiǎn)卧泄?quán)值，其初始值為零即w_bp(1)＝0；進(jìn)而得到當(dāng)前時(shí)刻n的b相負(fù)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(jù)當(dāng)前時(shí)刻n的c相公共點(diǎn)電壓?jiǎn)卧泄Ψ至縰_pc(n)，得到當(dāng)前時(shí)刻n的c相負(fù)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(dāng)前時(shí)刻n的c相公共點(diǎn)電壓?jiǎn)卧泄?quán)值，其初始值為零即w_cp(1)＝0；進(jìn)而得到當(dāng)前時(shí)刻n的c相負(fù)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(diǎn)電壓?jiǎn)卧泄?quán)值的更新

由下式得出下一時(shí)刻(n+1)的a相公共點(diǎn)電壓?jiǎn)卧泄?quán)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(zhǎng)、其取值為0.02，λap(n)為a相負(fù)載電流有功分量誤差的混合函數(shù)，其表達(dá)式為其中exp(·)為指數(shù)運(yùn)算；r為混合參數(shù)一、其取值為1.1；v為混合參數(shù)二、其取值為1.4；sign(·)為符號(hào)運(yùn)算；

由下式得出下一時(shí)刻(n+1)的b相公共點(diǎn)電壓?jiǎn)卧泄?quán)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(fù)載電流有功分量誤差的混合函數(shù)，其表達(dá)式為

由下式得出下一時(shí)刻(n+1)的c相公共點(diǎn)電壓?jiǎn)卧泄?quán)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(fù)載電流有功分量誤差的混合函數(shù)，其表達(dá)式為

D、三相無(wú)功分量權(quán)值的更新：

D1、三相負(fù)載電流無(wú)功分量誤差的計(jì)算：

根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻n的a相公共點(diǎn)電壓?jiǎn)卧獰o(wú)功分量u_qa(n)，得到當(dāng)前時(shí)刻n的a相負(fù)載電流無(wú)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(dāng)前時(shí)刻n的a相公共點(diǎn)電壓?jiǎn)卧獰o(wú)功權(quán)值，其初始值為零即w_aq(1)＝0；進(jìn)而得到當(dāng)前時(shí)刻n的a相負(fù)載電流無(wú)功分量誤差e_aq(n)，e_aq(n)＝i_a(n)-u_qa(n)w_aq(n)；

根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻n的b相公共點(diǎn)電壓?jiǎn)卧獰o(wú)功分量u_qb(n)，得到當(dāng)前時(shí)刻n的b相負(fù)載電流無(wú)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(dāng)前時(shí)刻n的b相公共點(diǎn)電壓?jiǎn)卧獰o(wú)功權(quán)值，其初始值為零即w_bq(1)＝0；進(jìn)而得到當(dāng)前時(shí)刻n的b相負(fù)載電流無(wú)功分量誤差e_bq(n)，e_bq(n)＝i_b(n)-u_qb(n)w_bq(n)；

根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻n的c相公共點(diǎn)電壓?jiǎn)卧獰o(wú)功分量u_qc(n)，得到當(dāng)前時(shí)刻n的c相負(fù)載電流無(wú)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(dāng)前時(shí)刻n的c相公共點(diǎn)電壓?jiǎn)卧獰o(wú)功權(quán)值，其初始值為零即w_cq(1)＝0；進(jìn)而得到當(dāng)前時(shí)刻n的c相負(fù)載電流無(wú)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(diǎn)電壓?jiǎn)卧泄?quán)值的更新

由下式得出下一時(shí)刻(n+1)的a相公共點(diǎn)電壓?jiǎn)卧獰o(wú)功權(quán)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(fù)載電流無(wú)功分量誤差的混合函數(shù)，其表達(dá)式為

由下式得出下一時(shí)刻(n+1)的b相公共點(diǎn)電壓?jiǎn)卧獰o(wú)功權(quán)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(fù)載電流無(wú)功分量誤差的混合函數(shù)，其表達(dá)式為

由下式得出下一時(shí)刻(n+1)的c相公共點(diǎn)電壓?jiǎn)卧獰o(wú)功權(quán)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(fù)載電流無(wú)功分量誤差的混合函數(shù)，其表達(dá)式為

E、計(jì)算電源的參考電流

E1、三相參考電源電流有功分量的計(jì)算

算出公共點(diǎn)當(dāng)前時(shí)刻n的參考電源電流基波平均有功權(quán)值w_pavg(n)，w_pavg(n)＝(w_ap(n)+w_bp(n)+w_cp(n))/3

根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻n的直流母線電壓離散值V_d(n)，求出當(dāng)前時(shí)刻n的直流母線電壓的誤差v_de(n)，其中為設(shè)定的直流母線電壓的參考值：

將當(dāng)前時(shí)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(dāng)前時(shí)刻n的輸出值w_d(n)；進(jìn)而得到當(dāng)前時(shí)刻n公共點(diǎn)的參考電源電流的有功權(quán)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(dāng)前時(shí)刻n的a相參考電源電流有功分量

當(dāng)前時(shí)刻n的b相參考電源電流有功分量

當(dāng)前時(shí)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(wú)功分量的計(jì)算

算出公共點(diǎn)當(dāng)前時(shí)刻n的參考電源電流基波無(wú)功平均值w_qavg(n)，w_qavg(n)＝(w_aq(n)+w_bq(n)+w_cq(n))/3

求出當(dāng)前時(shí)刻n的公共點(diǎn)電壓的誤差v_e(n)，v_e(n)＝V^*-V(n)；其中V^*為公共點(diǎn)電壓的設(shè)定值；

將當(dāng)前時(shí)刻n的公共點(diǎn)電壓的誤差v_e(n)輸入公共點(diǎn)電壓PI控制器，得到當(dāng)前時(shí)刻n公共點(diǎn)電壓PI控制器的輸出值w_t(n)；進(jìn)而得到當(dāng)前時(shí)刻n公共點(diǎn)的參考電源電流的無(wú)功權(quán)值分量w_q(n)，w_q(n)＝w_t(n)-w_qavg(n)

求出當(dāng)前時(shí)刻n三相參考電源電流無(wú)功分量：

當(dāng)前時(shí)刻n的a相參考電源電流無(wú)功分量

當(dāng)前時(shí)刻n的b相參考電源電流無(wú)功分量

當(dāng)前時(shí)刻n的c相參考電源電流無(wú)功分量

E3、參考電源三相總參考電流的計(jì)算：

當(dāng)前時(shí)刻n的a相參考電源總參考電流

當(dāng)前時(shí)刻n的b相參考電源總參考電流

當(dāng)前時(shí)刻n的c相參考電源總參考電流

F、逆變器的控制

將當(dāng)前時(shí)刻n的a相電源電流離散值i_sa(n)，當(dāng)前時(shí)刻n的b相電源電流離散值i_sb(n)，當(dāng)前時(shí)刻n的c相電源電流離散值i_sc(n)，當(dāng)前時(shí)刻n的a相參考電源總參考電流當(dāng)前時(shí)刻n的b相參考電源總參考電流和當(dāng)前時(shí)刻n的c相參考電源總參考電流送入滯環(huán)PWM電流控制器，滯環(huán)PWM電流控制器輸出控制信號(hào)控制開(kāi)關(guān)器件的通斷，其具體控制邏輯為：

如果a相的上開(kāi)關(guān)管打開(kāi)，下開(kāi)關(guān)管關(guān)斷；如果a相的上開(kāi)關(guān)管關(guān)斷，下開(kāi)關(guān)管打開(kāi)；

如果b相的上開(kāi)關(guān)管打開(kāi)，下開(kāi)關(guān)管關(guān)斷；如果b相的上開(kāi)關(guān)管關(guān)斷，下開(kāi)關(guān)管打開(kāi)；

如果c相的上開(kāi)關(guān)管打開(kāi)，下開(kāi)關(guān)管關(guān)斷；如果c相的上開(kāi)關(guān)管關(guān)斷，下開(kāi)關(guān)管打開(kāi)；

其中，h為滯環(huán)PWM電流控制器的控制門(mén)限值，其取值為0.01；

G、令n＝n+1,重復(fù)A、B、C、D、E的步驟。