一種提高動態電壓恢復器諧波抑制能力的控制方法
2023-06-06 00:44:51
專利名稱：一種提高動態電壓恢復器諧波抑制能力的控制方法
技術領域：
本發明屬於配電網的動態電能質量分析與控制技術領域，特別涉及一種提高動態電壓恢復器諧波抑制能力的控制方法，具體包括電網電壓跌落時能實現電壓的補償，5、7次電壓諧波含量的提取以及諧波抑制控制。
背景技術：
隨著現代電力電子用電設備的技術更新，數字式自動控制技術在工業生產中得到大規模應用，如變頻調速設備、可編程邏輯控制器、各種自動生產線以及計算機系統等敏感性用電設備的大量使用，對配電系統供電的電能質量提出了更高的要求。其中，電壓暫降及其諧波問題是動態電能質量中最為突出的問題之一，將給高精尖用電設備造成嚴重損失。 因此，如何針對精密負荷對配電網動態電能質量的高要求，研究配電網中提高動態電壓恢復器的諧波抑制能力的控制方法，對於解決電網電壓暫降發生後電壓快速恢復以及電壓諧波抑制問題具有重要的現實意義。現有的動態電壓恢復器大都僅從提高其電壓快速恢復能力角度研發，且沒有考慮電網含電壓諧波的情況。在使用現有動態電壓恢復器過程中，當電網電壓跌落且電壓諧波含量較多時，其電壓恢復效果將會受到較大的影響。因此，現有的動態電壓恢復器對動態電能質量要求高的高精尖用電設備的運行和使用是非常不利的，研究提高現有動態電壓恢復器的諧波抑制能力的控制方法顯得尤為重要。
發明內容
有鑑於此，為了解決上述問題，本發明公開了一種提高動態電壓恢復器諧波抑制能力的控制方法，採用本發明方法，可以使得現有動態電壓恢復器不僅具有補償電壓暫降功能同時還具有5、7次諧波電壓的抑制能力。本發明的目的是通過下述技術方案實現的
(1)通過電壓傳感器檢測負載三相電壓信號U·,通過信號發生電路產生負載三相電壓參考信號『，通過同步鎖相單元檢測負載三相電壓^!相的相位角 ；
(2)將檢測到的負載三相電壓信號巧政通過三相靜止坐標軸繫到兩相匈同步旋轉坐標軸系的變換，獲得兩相由同步旋轉坐標軸系下的負載基波電壓信號^和[~ ；同時將負載三相電壓參考信號通過三相afe靜止坐標軸繫到兩相辦同步旋轉坐標軸系的變換，獲得兩相而同步旋轉坐標軸系下的負載基波電壓參考信號^和^ ；
(3)將兩相匈同步旋轉坐標軸系下的負載基波電壓信號和[仏與對應兩相匈同步旋轉坐標軸系下的負載基波電壓參考信號i/i和[^分別相減，其差值通過比例積分(pi)器得到基波控制器的輸出信號LIT和t/^ ；將基波控制器的輸出信號通過兩相匈同步旋轉坐標軸繫到三相Jfc靜止坐標軸系的變換，得到三相沾c靜止坐標軸系下的基波電壓補償信號ts ；
(4)將檢測到的負載三相電壓信號t/腦通過三相靜止坐標軸繫到兩相勾5_5倍基波頻率旋轉坐標軸系的變換，經低通濾波器獲得兩相而> 5倍基波頻率旋轉坐標軸系下的負載5次諧波電壓信號UMStk和Ul45tk ；將檢測到的負載三相電壓信號U她通過三相靜止坐標軸繫到兩相淪7+ 7倍基波頻率旋轉坐標軸系的變換，經低通濾波器獲得兩相辦^7+ 7 倍基波頻率旋轉坐標軸系下的負載7次諧波電壓信號Uim6和；
(5)將負載電壓5次諧波電壓信號^5 和^i5rt以及負載7次諧波電壓信號和 1^m分別與0相減，其差值通過比例積分(PI)器分別得到5、7次諧波控制器的輸出信號
以及;將5、7次諧波控制器的輸出信號分別通過兩相匈、5倍基波頻率旋轉坐標軸繫到三相ate靜止坐標軸系的變換，兩相由7+ 7倍基波頻率旋轉坐標軸繫到三相cifc靜止坐標軸系的變換，得到三相「靜止坐標軸系下的5、7次諧波電壓抑制信號^Sm和巧=·；
(6)將三相^如靜止坐標軸系下的基波電壓補償信號^IS以及5、7次諧波電壓抑制信
號UZcm和分別對應的相電壓相加，經SPWM調製後控制動態電壓恢復器中逆變器的IGBT導通和關斷；
(7)通過控制逆變器的IGBT導通和關斷，經過輸出LC濾波器濾除高次諧波分量獲得動態電壓恢復器輸出的三相電壓Uz^，實現電網電壓跌落的補償和諧波電壓的抑制。所述步驟(2)中負載三相電壓信號^勵從三相靜止坐標軸繫到兩相匈同步旋轉坐標軸系下的變換關係式為
CiJT為基波正變換矩陣
權利要求
1. 一種提高動態電壓恢復器諧波抑制能力的控制方法，其特徵在於所述控制方法包含以下步驟(1)通過電壓傳感器檢測負載三相電壓信號 υ她,通過信號發生電路產生負載三相電壓參考信號『，通過同步鎖相單元檢測負載三相電壓a相的相位角；(2)將檢測到的負載三相電壓信號[『通過三相^，靜止坐標軸繫到兩相朵同步旋轉坐標軸系的變換，獲得兩相命同步旋轉坐標軸系下的負載基波電壓信號^|和[仏；同時將負載三相電壓參考信號通過三靜止坐標軸繫到兩相勿同步旋轉坐標軸系的變換，獲得兩相匈同步旋轉坐標軸系下的負載基波電壓參考信號和；(3)將兩相匈同步旋轉坐標軸系下的負載基波電壓信號Ug和^^與對應兩相匈同步旋轉坐標軸系下的負載基波電壓參考信號和分別相減，其差值通過比例積分 (pi)器得到基波控制器的輸出信號和U^s ；將基波控制器的輸出信號通過兩相匈同步旋轉坐標軸繫到三相d·.，靜止坐標軸系的變換，得到三相Ac靜止坐標軸系下的基波電壓補償信號[C；；(4)將檢測到的負載三相電壓信號[/她通過三相化^靜止坐標軸繫到兩相匈>5倍基波頻率旋轉坐標軸系的變換，經低通濾波器獲得兩相而5_ 5倍基波頻率旋轉坐標軸系下的負載5次諧波電壓信號U艦和U聯；將檢測到的負載三相電壓信號U她通過三相^&靜止坐標軸繫到兩相匈7倍基波頻率旋轉坐標軸系的變換，經低通濾波器獲得兩相匈7 倍基波頻率旋轉坐標軸系下的負載7次諧波電壓信號Uims和Ui^s ；(5)將負載電壓5次諧波電壓信號巧和^以及負載7次諧波電壓信號^_和分別與0相減，其差值通過比例積分(PI)器分別得到5、7次諧波控制器的輸出信號以及印^和^。；將5、7次諧波控制器的輸出信號分別通過兩相而5倍基波頻率旋轉坐標軸繫到三相Mt，靜止坐標軸系的變換和兩相命7+ 7倍基波頻率旋轉坐標軸繫到三相afe靜止坐標軸系的變換，得到三相Wr靜止坐標軸系下的5、7次諧波電壓抑制信號禾口；(6)將三相《fe靜止坐標軸系下的基波電壓補償信號以及5、7次諧波電壓抑制信號UeZstk和UeZrtit分別對應的相電壓相加，經SPWM調製後控制動態電壓恢復器中逆變器的IGBT導通和關斷；(7)通過控制逆變器的IGBT導通和關斷，經過輸出LC濾波器濾除高次諧波分量獲得動態電壓恢復器輸出的三相電壓Uaifc，實現電網電壓跌落的補償和諧波電壓的抑制。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於步驟(2)中所述的負載三相電壓信號ε/』 從三相靜止坐標軸繫到兩相匈同步旋轉坐標軸系下的變換關係式為
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於步驟(3)中所述的基波控制器的輸出電壓fi ^ υ^和從兩相匈同步旋轉坐標軸繫到三相^e靜止坐標軸系下的變換關係式為
4.如權利要求1所述的方法，其特徵在於步驟(4)中所述的負載三相電壓信號t/i 通過三相ate靜止坐標軸繫到兩相5倍基波頻率旋轉坐標軸系的變換關係式為C 為5次諧波正變換矩陣
5.如權利要求1所述的方法，其特徵在於步驟(4)中所述的負載三相電壓信號6、 通過三相flfe靜止坐標軸繫到兩相7倍基波頻率旋轉坐標軸系的變換關係式為
6.如權利要求1所述的方法，其特徵在於步驟(5)中所述的5次諧波控制器的輸出信號US;和從兩相勾5倍基波頻率旋轉坐標軸繫到三相y，靜止坐標軸系下的變換關係式為
7.如權利要求1TO的方法，其特徵在於步驟(5)中_的7次諧波控制器的輸出信號ε；!^ 和巧^從兩相，5倍基波頻率旋轉坐標軸繫到三相標軸系下的變換@式為
全文摘要
本發明提供一種提高動態電壓恢復器諧波抑制能力的控制方法。該控制方法基於對配電網電壓諧波含量的檢測，利用諧波注入法對配電網電壓含有相應次數的諧波分量進行抑制，使得該動態電壓恢復器不僅能快速實現補償電網電壓暫降的功能，而且能對配電網電壓諧波進行抑制，使其具有動態電壓恢復功能的同時能抑制電網電壓諧波，極大提高配電網動態電能質量。該控制方法不僅適用於配電網源存在電壓諧波情況，而且也可用於非線性負載引入電壓諧波的情況。該控制方法可以在現有動態電壓恢復器硬體保持不變的情況下，僅通過軟體方法增加電壓諧波含量的檢測以及諧波注入的控制功能，具有很強的靈活性和通用性。
文檔編號H02J3/01GK102394500SQ20111041754
公開日2012年3月28日 申請日期2011年12月14日 優先權日2011年12月14日
發明者劉霞, 張志科, 李輝, 楊春, 洪毅, 王勁 申請人:重慶市江津區供電有限責任公司