[發(fā)明專利]基于LMAT算法的靜止同步補(bǔ)償器的控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710822268.7
• 申請(qǐng)日: 2017-09-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107800143A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-03-13
• 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

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)的自適應(yīng)靜態(tài)同步補(bǔ)償技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

電能作為一種廣泛使用的能源，其應(yīng)用已經(jīng)深入到工業(yè)生產(chǎn)、社會(huì)發(fā)展 和人民生活的方方面面。配電網(wǎng)中非線性裝置和沖擊性裝置，(如配電網(wǎng)中使 用的各種變流器設(shè)備、變頻調(diào)速設(shè)備、電弧爐以及電氣化鐵路牽引設(shè)備)的 大量使用，會(huì)引起電能質(zhì)量的下降，產(chǎn)生電壓升高(Swell)、浪涌(Surge)、 電壓波動(dòng)(Fluctuation)、脈沖(Impulse)、電壓跌落(Sag)和瞬時(shí)供電中 斷(Momentary Interruptions)等問(wèn)題或故障。另一方面，隨著現(xiàn)代工業(yè)自 動(dòng)化和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，新型用電設(shè)備對(duì)電能質(zhì)量愈加敏感。低劣的 電能質(zhì)量不僅會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量降低，而且供電的中斷所引起的經(jīng)濟(jì)損 失也十分巨大。

因此，提高電能質(zhì)量已成為需要迫切解決的問(wèn)題。1988年美國(guó)學(xué)者 N.G.Hingorani博士提出用戶電力技術(shù)(Custom Power)、又名DFACTS (Distribution Flexible AC Transmission System分布式柔性交流輸電系 統(tǒng))的概念，其特點(diǎn)是將電力電子技術(shù)、微處理器技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)應(yīng)用于 電力系統(tǒng)之中，補(bǔ)償系統(tǒng)無(wú)功消耗，提高功率因數(shù)、抑制諧波畸變、降低三 相不對(duì)稱和消除電壓波動(dòng)和閃變，從而有效降低電力系統(tǒng)的電能損耗，提高 供電電能質(zhì)量和可靠性。

目前，F(xiàn)ACTS系統(tǒng)主要是采用靜止同步補(bǔ)償器實(shí)現(xiàn)，其工作原理是，在 特定的控制算法作用下，通過(guò)向公共端注入正序和負(fù)序無(wú)功來(lái)消除系統(tǒng)中由 于不對(duì)稱造成的負(fù)序分量，從而達(dá)到平衡負(fù)載的作用。

靜止同步補(bǔ)償器的控制算法中，LMS(最小均方)算法的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易 于實(shí)現(xiàn)，已得到廣泛應(yīng)用。LMS算法的自適應(yīng)濾波補(bǔ)償原理是：電源電壓可 以表示為：v_s＝V₁sinωt，測(cè)量的負(fù)載電流i_L由正序有功電流無(wú)功電流負(fù)序電流i^-組成。單相電流的有功部分由公式：來(lái)估計(jì)，濾波 器的權(quán)值W_p使用自適應(yīng)算法來(lái)得到，并隨著每次采樣的負(fù)載電流和相電壓幅 值變化。利用LMS算法來(lái)尋找濾波器抽頭權(quán)向量W_p(n)，使得誤差函數(shù) {i_L(n)-W_p(n)u_p(n)}最小，權(quán)值由公式：W_p(n+1)＝W_p(n)+η{i_L(n)-W_p(n)u_p(n)}u_p(n)更 新。系統(tǒng)的輸入信號(hào)為u_p(n)，i_L(n)為參考信號(hào)，i_p(n)為L(zhǎng)MS算法實(shí)際輸出， 通過(guò)使i_p(n)與i_L(n)的誤差最小，使得負(fù)載電流中的正序無(wú)功分量和負(fù)序分 量i^-最小，當(dāng)算法收斂后，達(dá)到諧波消除、補(bǔ)償無(wú)功功率和平衡負(fù)載的效果。 LMS算法的同步補(bǔ)償問(wèn)題公式如下：

輸出：i_p(n)＝W_p(n)u_p(n)(1)

輸出誤差：e(n)＝i_L(n)-W_p(n)u_p(n)(2)

權(quán)系數(shù)更新：W_p(n+1)＝W_p(n)+ηe(n)u_p(n)(3)

其中：1)W_p(n)為n時(shí)刻的濾波器抽頭權(quán)向量。2)η被稱作步長(zhǎng)因子，它 與最終性能直接相關(guān)，η過(guò)大收斂速度快穩(wěn)態(tài)誤差大；η過(guò)小收斂速度慢穩(wěn)態(tài) 誤差小。

LMS濾波算法雖然具有簡(jiǎn)單的顯著特點(diǎn)，但是其代價(jià)函數(shù)為實(shí)際輸出信 號(hào)與參考信號(hào)的誤差的平方的平均，對(duì)誤差不夠敏感，收斂速度有待提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的發(fā)明目的就是提供一種基于LMAT算法的靜止同步補(bǔ)償器的控制 方法，該方法對(duì)收斂速度快，穩(wěn)態(tài)誤差小；諧波和無(wú)功功率補(bǔ)償效果好。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案是，一種基于LMAT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