[發明專利]基于雙閉環的電力彈簧控制方法

在審

• 申請號: 201811536652.1
• 申請日: 2018-12-15
• 公開（公告）號: CN109713675A
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發明（設計）人: 陳志強;徐仕皓;鄒云
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01;H02J3/16
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 封睿

本發明公開了一種基于雙閉環的電力彈簧控制方法，計算電力彈簧無功補償時關鍵負載電壓滯后電網電壓的相角δ，設置參考電壓；采集關鍵負載電壓瞬時值，計算參考電壓與關鍵負載電壓誤差值e，將誤差值輸入比例積分控制器中，調節比例積分控制器參數，使得關鍵負載電壓跟蹤上給定的參考電壓；采集電感電流瞬時值，計算比例積分控制器輸出值與電感電流誤差值，將誤差值輸入比例控制器，調節比例控制器參數，使得電感電流跟蹤上比例積分控制器輸出值；將比例控制器輸出值作為調制波信號，將調制波信號與載波信號比較生成4路PWM信號；將4路PWM信號分別加入死區時間，形成最終控制IGBT通斷的帶死區的PWM信號。本發明有效減少了關鍵負載電壓和電力彈簧輸出電壓的諧波含量。

技術領域

本發明涉及電力電子逆變及其控制技術領域，具體涉及一種基于雙閉環的電力彈簧控制方法。

背景技術

隨著全球石油、天然氣、煤炭等化石能源日益枯竭，太陽能、風能等可再生能源已經越來越成為各國研究的熱點。風能、太陽能的間歇性和不穩定性使得其總的發電量難以估計，當可再生能源發電大規模的并入電網時勢必會給電網帶來嚴重影響，主要包括電壓波動、頻率閃變以及諧波污染等，其中電壓波動以及頻率閃變會給用戶側用電設備帶來影響，輕則影響設備使用效率，重則燒毀設備引起火災。

當前電力系統應對電網電壓波動通常采用的辦法是安裝無功補償裝置和蓄電池，但是無功補償裝置對安裝地點有嚴格的限制，而蓄電池使用壽命短，造價昂貴，使用成本較高，難以大范圍使用。香港大學的S.Y.R.Hui等人在“Dynamic Modeling of ElectricSprings”這篇文章中提出了電力彈簧，能有效的解決因電網電壓波動給負載側母線電壓帶來不穩定的問題。目前電力彈簧采用基于關鍵負載電壓有效值的單閉環控制方法，但是這種控制方法會在逆變環節引入諧波，增加關鍵負載上電壓的諧波含量，影響關鍵負載正常工作。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于雙閉環的電力彈簧控制方法，減少了電力彈簧輸出電壓和關鍵負載電壓的諧波含量。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種基于雙閉環的電力彈簧控制方法，采用基于關鍵負載的電壓外環電感電流內環的雙閉環控制，包括如下步驟：

步驟1、計算電力彈簧無功補償時關鍵負載電壓滯后電網電壓的相角δ，設置參考電壓；

步驟2、采集關鍵負載電壓瞬時值，計算參考電壓與關鍵負載電壓誤差值e，將誤差值輸入比例積分控制器中，調節比例積分控制器參數，使得關鍵負載電壓跟蹤上給定的參考電壓；

步驟3、采集電感電流瞬時值，計算比例積分控制器輸出值與電感電流誤差值，將誤差值輸入比例控制器，調節比例控制器參數，使得電感電流跟蹤上比例積分控制器輸出值；

步驟4、將比例控制器輸出值作為調制波信號，將調制波信號與載波信號比較生成4路PWM信號；

步驟5、將4路PWM信號分別加入死區時間，形成最終控制IGBT通斷的帶死區的PWM信號。

作為一種具體實施方式，步驟1中，電力彈簧無功補償時關鍵負載電壓滯后電網電壓的相角δ，參考電壓的相位為-δ，參考電壓滯后電網電壓相角δ的表達式為：

其中V_G是電網電壓，V_S是關鍵負載電壓，R₁是傳輸線路電阻，R₂是關鍵負載電阻，R₃是非關鍵負載電阻，θ是關鍵負載電壓與非關鍵負載電流向量的夾角，L₁是傳輸線路電感，ω是電網電壓頻率，為傳輸線路阻抗角，為關鍵負載電壓滯后于設定的恒定電壓V_G1的相角，為電網電壓超前于設定的恒定電壓V_G1的相角。