[發明專利]一種級聯H橋型配電網消弧裝置控制方法

有效

• 申請號: 201810762451.7
• 申請日: 2018-07-12
• 公開（公告）號: CN108923407B
• 公開（公告）日: 2019-09-13
• 發明（設計）人: 郭謀發;邱偉強;高偉;洪翠;楊耿杰
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: H02H9/08
• 分類號: H02H9/08
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

1.一種級聯H橋型配電網消弧裝置控制方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟S1:實時采集配電網及消弧裝置的電氣量，并根據配電網對地參數計算消弧裝置注入電流的參考值；

步驟S2:根據注入電流的參考值、實時采集的電氣量和消弧裝置參數，計算當前采樣周期消弧裝置的最優輸出電平；

消弧裝置注入電流的微分方程為：

其中，u_o為消弧裝置的輸出電壓；u為級聯H橋型消弧裝置接入點的配電網相電壓；i_Z為消弧裝置的注入電流；L為消弧裝置的濾波電感值；R為消弧裝置線路電阻值和限流電阻值的總和；根據歐拉近似法，對(1)進行離散化，得到：

其中，T_s為控制系統的采樣周期；第k采樣周期為當前采樣周期；i_Z(k+1)為下一采樣周期消弧裝置注入電流的預測值；當采樣周期足夠小時，存在其中，為下一采樣周期消弧裝置注入電流的參考值，為步驟S1計算的消弧裝置注入電流的參考值；此外，控制方法的目標是使控制的注入電流值盡可能達到參考值，因此，假設可以得到消弧裝置輸出電壓的預測模型：

考慮到消弧裝置的最大輸出電平和直流側電壓，在當前采樣周期，消弧裝置的最優輸出電平L_V(k)為：

其中，V_DC為消弧裝置的直流側電壓；n為級聯數量，同時也代表消弧裝置最大輸出電平；round[x]為四舍五入函數；利用注入電流的參考值、實時采集的電氣量和消弧裝置參數可以計算得到最優輸出電平L_V(k)；

步驟S3:根據得到最優輸出電平，計算最優輸出電平的占空比；

步驟S4:根據最優輸出電平和占空比，得到最優開關狀態組合，并向H橋單元輸出開關信號。

2.根據權利要求1所述的一種級聯H橋型配電網消弧裝置控制方法，其特征在于：所述實時采集配電網及消弧裝置的電氣量包括母線三相電壓、零序電壓和消弧裝置的注入電流。

3.根據權利要求2所述的一種級聯H橋型配電網消弧裝置控制方法，其特征在于：所述步驟S3具體為：

步驟S31:計算和L_V(k)對應的下一周期注入電流預測值的差值i_EE(k+1)，同時計算上一采樣周期的最優輸出電平L_V(k-1)與L_V(k)的差值ΔL；

步驟S32:根據ΔL和i_EE(k+1)，對L_V(k)進行修正；若i_EE(k+1)小于0并且ΔL不小于0，則L_V(k)＝L_V(k)-1；若i_EE(k+1)大于0并且ΔL不大于0，則L_V(k)＝L_V(k)+1；

步驟S33:分別計算L_V(k-1)和修正后的L_V(k)對應的注入電流斜率k_F和k_L；當前采樣周期分為兩個部分：采樣周期的前半部分，即(1-d)T_s,消弧裝置仍輸出電平L_V(k-1)；采樣周期后半部分，即dT_s，則輸出電平L_V(k)，其中，d為占空比；

L_V(k-1)和L_V(k)對應的注入電流斜率計算可以由如下公式得到：

根據公式(5)計算輸出電平為L_V(k-1)時，采樣周期前半部分(1-d)T_s注入電流斜率k_F；根據公式(6)算輸出電平為L_V(k)時，采樣周期后半部分dT_s注入電流斜率k_L；

步驟S34：根據注入電流斜率k_F和k_L，可以由如下公式計算占空比：

4.根據權利要求3所述的一種級聯H橋型配電網消弧裝置控制方法，其特征在于：所述步驟S4具體包括如下步驟：

步驟S41：將H橋單元進行隨機排列，得到隨機數列；并根據當前的開關狀態組合，統計當前開關狀態為-1，0，1對應的H橋單元數量N_-1，N₀，N₁；

步驟S42：根據步驟S31中的ΔL、步驟S41中的隨機數列和N_-1，N₀，N₁數量的不同，分為如下情況：

1)當L_V(k-1)與L_V(k)相等時，直接進入步驟S43；

2)當L_V(k-1)小于L_V(k)時，若L_V(k-1)+N_-1≥L_V(k)，則根據隨機數列的先后順序，挑選出(L_V(k)-L_V(k-1))個當前開關狀態為-1的H橋單元，將它們的開關狀態更新為0；若L_V(k-1)+N_-1＜L_V(k)，則挑選出所有當前開關狀態為-1的H橋單元，將它們的開關狀態更新為0；然后，根據隨機數列的先后順序，挑選出(L_V(k)-L_V(k-1)-N_-1)個當前開關狀態為0的H橋單元，將它們的開關狀態更新為1；得到更新后的開關狀態組合，進入步驟S43；

3)當L_V(k-1)大于L_V(k)時，若L_V(k-1)-N₁≤L_V(k)，則根據隨機數列的先后順序，挑選出(L_V(k-1)-L_V(k))個當前開關狀態為1的H橋單元，將它們的開關狀態更新為0；若L_V(k-1)-N₁＞L_V(k)，則挑選出所有當前開關狀態為1的H橋單元，將它們的開關狀態更新為0；然后，根據隨機數列的先后順序，挑選出(L_V(k-1)-L_V(k)-N₁)個當前開關狀態為0的H橋單元，將它們的開關狀態更新為1；得到更新后的開關狀態組合，進入步驟S43；

步驟S43：根據步驟S42得到的最優開關狀態組合與步驟S3得到的占空比，生成開關信號，發送至對應的H橋單元。