[發明專利]一種兼顧非關鍵負載的電力彈簧系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201910378003.1
• 申請日: 2019-05-08
• 公開（公告）號: CN110212543B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 李勇;林錦杰;劉乾易;張靖;王紹陽;曹一家
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: H02J3/16
• 分類號: H02J3/16;H02J3/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種兼顧非關鍵負載的電力彈簧系統，其特征在于，包含雙向直流電源V_DC、兩電平拓撲的單相受控電壓源型逆變器、用于濾除逆變器輸出電壓中高頻分量的LC低通濾波器，電力彈簧通過濾波電容C與非關鍵負載Z_NCL串聯后同關鍵負載Z_CL并聯于公共連接點PCC；所述電力彈簧系統中逆變器的控制器通過電流傳感器檢測流過非關鍵負載Z_NCL上的電流以判斷非關鍵負載Z_NCL接入狀態以及是否發生故障，并根據非關鍵負載的狀態控制開關改變系統的工作狀態。

2.如權利要求1所述的一種兼顧非關鍵負載的電力彈簧系統，其特征在于，在開關S2、S4閉合，開關S3斷開時通過控制旁路開關S1可以對電力彈簧進行投切；當非關鍵負載未接入或非關鍵負載發生故障時，開關S1、S2、S4均斷開，電力彈簧直接與關鍵負載并聯于公共連接點PCC；當電力彈簧部分發生故障時，電力彈簧退出工作，具體體現為非關鍵負載Z_NCL接入且未發生故障時，開關S1,S4閉合，開關S2,S3斷開，否則開關S1,S2,S3,S4均斷開。

3.一種兼顧非關鍵負載的電力彈簧系統的控制方法，其特征在于，采用無功補償實現對關鍵負載上電壓進行調節以抑制關鍵負載上的電壓波動，并在非關鍵負載電壓超出其最大工作范圍時，通過補償有功實現對非關鍵負載上電壓的調節以確保其電壓在最大工作范圍以內；該控制方法主要包括以下部分：

(1)通過采集流經電力彈簧所在支路上的電流i₂，通過鎖相環產生一個同步相位角，為控制電路提供相位基準；

(2)電壓傳感器采集公共聯接點電壓信號V_S，將參考信號V_{S_ref}與其作差后得到誤差信號e₀，將誤差信號e₀傳入比例積分PI控制器并作限幅處理后得到q軸電壓的參考信號V_{ES_q}；

(3)通過檢測非關鍵負載Z_NCL上的電壓V_NCL，判斷電壓V_NCL是否超出非關鍵負載本身的最大波動范圍(V_lower,V_upper)；將非關鍵負載Z_NCL上的電壓V_NCL、電壓上限V_upper、電壓下限V_lower送入比較器；當V₀低于下限時，V_lower與V_NCL作差得到誤差信號e₁；當V_NCL高于上限時，V_upper與V_NCL作差得到誤差信號e₁；如果未超出最大波動范圍(V_lower,V_upper)，則比較器不動作，輸出誤差信號e₁為0，即不進行校正；將誤差信號e₁傳入比例積分PI控制器并作限幅處理后得到d軸電壓的參考信號V_{ES_d}；

(4)將V_{ES_d}、V_{ES_q}進行變換后再經過限幅處理后得到逆變器輸出參考電壓V_{ES_ref}；

(5)采集濾波電容上電壓V_ES，將V_{ES_ref}與其作差得到誤差信號并傳入比例諧振控制器，得到逆變器輸出參考電壓V_{ES_out}；

(6)將所述的參考電壓V_{ES_out}作為SPWM的調制波與三角載波進行比較，在調制波與載波的交點時刻得到控制單相電壓源型逆變器中開關管通斷的驅動信號；

當非關鍵負載接入且未發生故障時，系統中的功率P滿足下式：

P＝P_NCL+P_CL (2)

其中，Z_NCL為非關鍵負載；Z_CL為關鍵負載；V_S為公共聯接點PCC的電壓，也是關鍵負載Z_CL兩端電壓；V_ES為電力彈簧輸出電壓，即濾波電容上的電壓；P_NCL為非關鍵負載消耗的有功功率；P_CL為關鍵負載消耗的有功功率。

4.如權利要求3所述的一種兼顧非關鍵負載的電力彈簧系統的控制方法，其特征在于，所述的非關鍵負載本身的最大波動范圍(V_lower,V_upper)，默認上限等于額定電壓的1.2倍，下限等于額定電壓的0.8倍，可以根據實際需求更改。