[發明專利]基于PAC的UPQC無縫切換功率協調控制策略

有效

• 申請號: 201811354442.0
• 申請日: 2018-11-14
• 公開（公告）號: CN109193682B
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 曲正偉;王寶娜;王云靜;孫秀飛;侯爍;張鴻羽
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: H02J3/16
• 分類號: H02J3/16;H02J3/18
• 代理公司: 北京孚睿灣知識產權代理事務所(普通合伙) 11474
• 代理人: 王冬杰

1.一種基于PAC的UPQC無縫切換功率協調控制策略，其特征在于：其包括以下步驟：

S1、確定負載所需的無功功率是否超出串聯補償器容量限制，計算串聯補償器能輸出的最大功率角δ_max，在電壓正常運行工況下選擇最靈敏功率角進行控制，實現不同運行狀態之間的無縫靈活切換；

串聯補償器能夠輸出的最大功率角δ_max由式(1)確定，其中U_srmax表示串聯補償器可輸出的最大補償電壓，U_s表示電網電壓的實際幅值，

S2、對串并聯補償器與直流儲能單元三者間的功率進行功率流動分析，確定功率協調控制策略模型，功率協調控制策略模型包括串聯補償單元、并聯補償單元以及直流儲能單元，所述功率協調控制策略模型采用串并聯部分運用最靈敏功率角控制方法，直流儲能單元采用常規電壓外環與電流內環進行雙環控制以維持直流母線恒定，并根據電壓波動情況與模型中的有功環流協調控制串并聯補償器之間的能量以有效平抑有功環流；

S3、選定最靈敏功率角作為穩定運行工況下的UPQC功率控制角，以實現UPQC整個裝置的控制在電網電壓不同運行工況之間的靈活無縫切換；

S4、不同電壓運行工況下，重復步驟S2-S3，對功率協調控制策略模型進行修正，獲得最優功率協調控制策略模型，采用最靈敏功率角進行控制，在實現動態調整的前提下提高動態響應速度，合理分配UPQC容量，降低裝置的整體容量；

步驟S3中最靈敏功率角的選取原則如下：

當串聯補償器的容量滿足負載無功功率需求時，即Q_{se_max}≥Q_L，選取僅由串聯補償器單獨補償負載全部無功功率時的功率角的二分之一；

當串聯補償器的容量不足以滿足負載所需的無功功率時，即Q_{se_max}＜Q_L，選取串聯補償器最大補償功率時的功率角的二分之一；

始終保證在正常穩定運行工況下，采用最靈敏功率角控制，以期在電源電壓發生暫降或暫升等突發故障時，能夠實現不同控制狀態間的無縫切換；

步驟S3中選擇最靈敏功率角的具體計算步驟為：

S31、在維持負載電壓幅值不變的基礎上，串聯補償器輸出電壓且與電源電壓之間的角度為通過公式(2)確定功率角：

S32、定義無縫切換功率協調控制策略分析及設計矩陣為式(3)：

S33、定義電壓暫降系數k如式(4)所示：

S34、控制串聯補償器輸出電壓與電源電流之間存在一個角度差故串聯補償器輸出的電壓幅值和角度分別如式(5)和式(6)所示：

S35、進一步求得串聯補償器注入的有功功率和無功功率如式(7)和式(8)所示：

S36、并聯補償器注入的電流幅值和角度分別如式(9)和式(10)所示：

S37、進一步求得并聯補償器注入的有功功率和無功功率如式(11)和式(12)所示：

其中P_se表示串聯補償器輸出的有功功率，Q_se表示串聯補償器輸出的無功功率，P_sh表示并聯補償器輸出的有功功率，Q_sh表示并聯補償器輸出的無功功率，表示并聯補償器輸出的電流，表示并聯補償器的電流注入角度，U_s表示電網電壓的實際幅值。