[發明專利]新型串-并聯系統補償負荷無功需求的控制方法及系統

在審

• 申請號: 202010445020.5
• 申請日: 2020-05-23
• 公開（公告）號: CN111917117A
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 伏祥運;郁正綱;孫海霞;朱立位;陳浩;李紅;封波;岳付昌
• 申請（專利權）人: 國網江蘇省電力有限公司連云港供電分公司;國網江蘇省電力有限公司
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 封睿

1.一種新型串-并聯系統補償負荷無功需求的控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，獲取負載所需的無功功率的直流分量，確定串聯逆變器需要補償的無功功率，即超過并聯逆變器額定容量值的無功缺額；

步驟2，根據串聯逆變器需要額外補償的無功功率，計算功率角；

步驟3，根據功率角，生成注入串聯逆變器的三相參考電壓信號；

步驟4，將三相參考電壓信號與實際測得的三相串聯注入電壓進行比較，生成串聯逆變器開關所需的開關信號，控制串聯逆變器補償超過并聯逆變器額定容量值的無功缺額。

2.根據權利要求1所述的新型串-并聯系統補償負荷無功需求的控制方法，其特征在于，步驟1中，確定串聯逆變器需要補償的無功功率，具體方法為：

獲取負載電壓，在α-β坐標中表示的負載電壓為：

其中：V_s表示電源電壓的幅值，v_L表示負載電壓，v_Lα和v_Lβ分別是三相負載電壓在α-β坐標下的α軸和β軸的分量，ω是電源電壓的角頻率；

同樣，對于負載電流有：

其中：i_L表示負載電流；i_Lα和i_Lβ分別是三相負載電流在α-β坐標下的α軸和β軸的分量；

則，對于瞬時有功和瞬時無功功率有：

這里的p_L和q_L能夠表示為

其中：p_L，q_L表示負載的有功和無功功率，和代表負載有功和無功功率的直流分量，而和代表負載諧波功率的交流分量；

通過低通濾波器從q_L中提取瞬時無功功率的直流分量，得到串聯逆變器需要補償的無功功率，即超過并聯逆變器額定容量值的無功缺額。

3.根據權利要求1所述的新型串-并聯系統補償負荷無功需求的控制方法，其特征在于，步驟2中，計算功率角，具體方法為：

串聯側的注入串聯電壓和功率角之間的關系為：

其中：V_sr是注入串聯電壓，k表示所需負載電壓的均方根值，δ是功率角，是注入串聯電壓與合成負載電壓之間的相角，γ是的補角，上述兩個公式可以得到，對于確定的值k，注入串聯電壓的大小僅取決于δ；

串聯側逆變器輸出的無功功率與功率角之間的關系為：

其中Q_Sr是串聯側無功功率，V_Sr，I_S表示注入串聯電壓和電流；

綜合上述三個式子，得到串聯側無功功率和功率角的關系為：

Q_Sr＝I_S·k·Sinδ

將Q_Sr、I_S、k代入上式即得δ。

4.根據權利要求1所述的新型串-并聯系統補償負荷無功需求的控制方法，其特征在于，步驟3中，生成注入串聯逆變器的三相參考電壓信號，具體方法為：

計算注入串聯電壓的幅度及其相角：

其中，V_sr是注入串聯電壓，k表示所需負載電壓的均方根值，δ是功率角；

由于鎖相環的Sin和Cos信號具有統一的幅值，鎖相環生成的參考信號和電源電壓保持同步，用鎖相環生成注入串聯電壓與合成負載電壓之間的相角；

用生成的乘以計算出的串聯注入電壓幅值V_Sr得出所需串聯注入電壓信號；

同樣方法利用±120°相角差，生成其他兩個相的參考電壓信號。

5.根據權利要求1所述的新型串-并聯系統補償負荷無功需求的控制方法，其特征在于，步驟4中，生成串聯逆變器開關所需的開關信號，具體方法為：

將這三個參考串聯注入電壓與實際測得的三相串聯注入電壓進行比較，由磁滯控制器處理誤差，即生成串聯逆變器開關所需的開關信號，控制串聯逆變器開關的通斷，補償超過并聯逆變器額定容量值的無功缺額。