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鏈式靜止同步補償器直流側電容電壓平衡控制方法.pdf

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鏈式 靜止 同步 補償 直流 電容 電壓 平衡 控制 方法
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摘要
申請專利號:

CN201310237828.4

申請日:

2013.06.16

公開號:

CN103280820B

公開日:

2015.01.14

當前法律狀態:

有效性:

法律詳情: 著錄事項變更號牌文件類型代碼:1602號牌文件序號:101725945280IPC(主分類):H02J 3/18專利申請號:2013102378284變更事項:發明人變更前:談龍成;王平;李耀華;王松變更后:談龍成;王平;李耀華;王松;李明;黃偉煌;劉濤|||專利權的轉移號牌文件類型代碼:1602號牌文件序號:101725945279IPC(主分類):H02J 3/18專利號:ZL2013102378284登記生效日:20151208變更事項:專利權人變更前權利人:中國科學院電工研究所變更后權利人:中國科學院電工研究所變更事項:地址變更前權利人:100190 北京市海淀區中關村北二條6號變更后權利人:100190 北京市海淀區中關村北二條6號變更事項:專利權人變更前權利人:無變更后權利人:南方電網科學研究院有限責任公司|||授權|||實質審查的生效IPC(主分類):H02J 3/18申請日:20130616|||公開
IPC分類號: H02J3/18; H02M7/49(2007.01)I 主分類號: H02J3/18
申請人: 中國科學院電工研究所
發明人: 談龍成; 王平; 李耀華; 王松
地址: 100190 北京市海淀區中關村北二條6號
優先權:
專利代理機構: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251 代理人: 關玲
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201310237828.4

授權公告號:

||||||103280820B||||||

法律狀態公告日:

2015.12.30|||2015.12.30|||2015.01.14|||2013.10.09|||2013.09.04

法律狀態類型:

著錄事項變更|||專利申請權、專利權的轉移|||授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

一種鏈式靜止同步補償器直流側電容電壓平衡控制方法,從負載電流中提取正序無功基波電流和負序基波電流,加上從電網吸收的正序有功基波電流,得到參考輸出電流。計算參考輸出電流的幅值和相位信息,結合電網電壓正序基波分量的幅值和相位信息得到注入各相輸出電壓的零序電壓分量。參考輸出電流和實際輸出電流送入電流調節器得到參考輸出電壓的初始值,加上零序電壓分量得到參考輸出電壓的基礎值。將每相各鏈接單元的電容電壓與該相均值電壓送入電壓平衡控制調節器,結合參考輸出電流相位信息得到各鏈接單元的均壓控制輸出量,疊加到參考輸出電壓的基礎值上得到各鏈接單元的最終調制波。利用載波移相PWM得到各鏈接單元的觸發信號,驅動功率開關管動作。

權利要求書

權利要求書
1.   一種鏈式靜止同步補償器直流側電容電壓平衡控制方法,其特征在于所述方法包括以下步驟:
(1)從檢測得到的電網電壓中獲取電網電壓正序基波分量up_a、up_b、up_c的幅值信息Upm和相位信息θa、θb、θc,利用電網電壓正序基波分量的相位信息θa、θb、θc,從檢測得到的三相負載電流iLa,iLb,iLc中提取正序無功基波電流ip_qa、ip_qb、ip_qc以及負序基波電流in_a、in_b、in_c;
(2)將總母線電壓參考值與鏈式靜止同步補償器中每相所有鏈接單元電容電壓之和作比較,將其差值送入鏈式靜止同步補償器控制器(5)中的總電壓調節器,再將總電壓調節器的輸出分別乘以電網電壓正序基波分量相位信息θa、θb、θc的余弦值cos(θa)、cos(θb)、cos(θc),得到鏈式靜止同步補償器需要從電網吸收的正序有功基波電流ip_pa、ip_pb、ip_pc;
(3)將所述的正序無功基波電流ip_qa、ip_qb、ip_qc和所述的正序有功基波電流ip_pa、ip_pb、ip_pc相加,得到正序基波電流ip_a、ip_b、ip_c,再將正序基波電流ip_a、ip_b、ip_c加上負序基波電流in_a、in_b、in_c,得到鏈式靜止同步補償器的參考輸出電流ira、irb、irc。同時利用正序基波電流ip_a、ip_b、ip_c和負序基波電流in_a、in_b、in_c得到鏈式靜止同步補償器參考輸出電流ira、irb、irc的幅值信息Ira、Irb、Irc和相位信息
(4)利用鏈式靜止同步補償器參考輸出電流的幅值Ira、Irb、Irc和相位信息再結合電網電壓正序基波分量up_a、up_b、up_c的幅值Upm和相位信息θa、θb、θc,得到鏈式靜止同步補償器各相輸出電壓中應注入的零序電壓分量u0,以保證補償不平衡負載時各母線電壓仍穩定在給定值;
(5)將鏈式靜止同步補償器的參考輸出電流ira、irb、irc與實際輸出電流ifa、ifb、ifc做比較,并將兩者的差值送入鏈式靜止同步補償器控制器(5)中的電流調節器,得到未考慮電容電壓平衡控制時鏈式靜止同步補償器參考輸出電壓的初始值ur_a、ur_b、ur_c,然后將該參考輸出電壓的初始值ur_a、ur_b、ur_c分別加上零序電壓分量u0,獲得參考輸出電壓的基礎值ur_a0、ur_b0、ur_c0;
(6)將鏈式靜止同步補償器中各鏈接單元電容電壓Udca1、Udca2、…、Udcan,Udcb1、Udcb2、…、Udcbn,Udcc1、Udcc2、…、Udcdn分別與其所在相的均值電壓Udcaavg、Udcbavg、Udccavg作比較,將其差值分別送往鏈式靜止同步補償器控制器(5)中的電壓平衡控制調節器,然后將電壓平衡控制調節器的輸出分別乘以參考輸出電流相位信息的余弦值得到鏈式靜止同步補償器中各鏈接單元的均壓控制輸出量ur_a1,ur_a2,…,ur_an,ur_b1,ur_b2,…,ur_bn,ur_c1,ur_c2,…,ur_cn,然后將所述的均壓控制輸出量疊加到參考輸出電壓的基礎值ur_a0、ur_b0、ur_c0上便得到鏈式靜止同步補償器中各鏈接單元的最終調制波ura1,ura2,…,uran,urb1,urb2,…,urbn,urc1,urc2,…,urcn,以此最終調制波控制各鏈接單元電容的充電和放電;最后利用載波移相PWM得到各鏈接單元的觸發信號驅動功率開關管動作實現均壓控制。

2.   根據權利要求1所述的鏈式靜止同步補償器直流側電容電壓平衡控制方法,其特征在于所述步驟(1)中,從三相負載電流iLa,iLb,iLc中提取正序無功基波電流及負序基波電流的步驟如下:
(1)將電網電壓usab、usbc送入鎖相環(PLL),得到電網電壓的同步信號θa,求得公式(1)所示的正序旋轉坐標變換矩陣Pabc?dq和公式(2)所示的負序旋轉坐標變換矩陣Nabc?dq:
<mrow><MSUB><MI>P</MI><MROW><MI>abc</MI><MO>-</MO><MI>dq</MI></MROW></MSUB><MO>=</MO><MFRAC><MN>2</MN><MN>3</MN></MFRAC><MO>&amp;CenterDot;</MO><MFENCED close="]" 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id=cmaths0003 num="0003"><MATH><![CDATA[<mrow><MSUBSUP><MI>P</MI><MROW><MI>abc</MI><MO>-</MO><MI>dq</MI></MROW><MROW><MO>-</MO><MN>1</MN></MROW></MSUBSUP><MO>=</MO><MFENCED close="]" 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根據權利要求1所述的鏈式靜止同步補償器直流側電容電壓平衡控制方法,其特征在于所述步驟(5)中,向鏈式靜止同步補償器各相輸出電壓中注入的零序電壓分量u0的步驟如下:<BR>(1)首先利用鏈式靜止同步補償器參考輸出電流的相位信息和電網電壓正序基波分量up_a、up_b、up_c的相位信息θa、θb、θc,計算出零序電壓分量u0的相位信息其計算公式如下:<BR><BR>(2)結合已經求得的零序電壓分量u0的相位信息并利用電網電壓基波分量的幅值Usm,便獲得如公式(6)所示的零序電壓分量u0的幅值信息U0:<BR><BR>(3)利用零序電壓分量u0的幅值信息U0和相位信息便可利用公式(7)獲得需要注入的零序電壓分量u0:<BR><BR></p></div> </div> </div> <div class="zlzy"> <div class="zltitle">說明書</div> <div class="gdyy"> <div class="gdyy_show"><p>說明書鏈式靜止同步補償器直流側電容電壓平衡控制方法 <BR>技術領域 <BR>本發明涉及一種電力系統動態無功補償方法,特別涉及一種鏈式靜止同步補償器的直流側電容電壓平衡控制方法。 <BR>背景技術 <BR>靜止同步補償器(STATic&nbsp;synchronous&nbsp;COMpensator,STATCOM)是目前最先進的動態無功補償裝置,其工作原理是將基于全控型器件的自換相變流器通過變壓器或電抗器與電網并聯,通過調節變流器交流側輸出電壓的幅值和相位,或者直接調節其交流側電流,使之吸收或發出符合要求的無功功率,從而達到動態無功補償的目的。靜止同步補償器(STATCOM)通常用在輸配電系統中用以調節系統電壓以保持電壓穩定、控制無功潮流從而增加輸送能力、以及加強對系統低頻振蕩的阻尼進而提高系統穩定性等。 <BR>目前世界上實際投入運行的高壓大功率靜止同步補償器主要有三種拓撲結構:1).基于多重化變壓器和兩電平變流器的結構,2).基于多重化變壓器和三電平變流器的結構,3).基于級聯H橋的結構,即鏈式靜止同步補償器(鏈式STATCOM)。第一種拓撲具有結構簡單控制容易等特點,但其中的多重化變壓器具有體積龐大、價格昂貴、損耗較高等缺陷;第二種拓撲相對于第一種能夠獲得更高的電壓更大的容量,但是由于其同樣使用變壓器因此具有跟第一種拓撲相同的問題,同時三電平變流器存在內外管損耗不一致以及均壓控制等問題;基于H橋級聯型多電平變流器的鏈式靜止同步補償器于1995年由F.Z.Peng等人在“A&nbsp;Multilevel&nbsp;Voltage&nbsp;Source&nbsp;Inverter&nbsp;with&nbsp;Separate&nbsp;DC&nbsp;source&nbsp;for&nbsp;Static&nbsp;VAR&nbsp;Generation(IEEE?IAS’95,Conf.,pp:2541?2548)”文中提出,該拓撲通過將多個結構相同的鏈接單元串聯以實現耐高壓能力因此易于擴容且可以省略輸入變壓器、另外由于鏈接單元結構一致因此具有易于模塊化規模生產等優勢,目前在中高壓無功補償領域得到了廣泛應用。 <BR>由于基于H橋級聯型多電平變流器的鏈式靜止同步補償器中各鏈接單元的電容相互獨立,各鏈接單元電路分布參數的差異、各功率器件開關特性及導通特性的不一致、以及觸發控制信號的微小差異等因素都會引起電容電壓的不平衡。電容電壓不平衡一方面會導致各鏈接單元承受電壓不一致危及裝置安全;另一方面會影響變流器輸出電壓波形質量降低變流器輸出性能,可見各鏈接單元直流側電容電壓平衡是鏈式靜止同步補償器可靠運行的關鍵。因此為了成功應用鏈式靜止同步補償器,必須采取合理有效的直流側電容電壓平衡控制方法。 <BR>CN1461088和CN1514525通過附加的外部設備使H橋級聯型多電平變流器直接與電網進行有功功率交換,從而實現直流側電容電壓的平衡控制,這類均壓方法需要附加額外的硬件設備及相應控制,增加了拓撲結構復雜度、系統體積及裝置成本。另有CN102684204A和CN1933274均未采用附加外部設備對直流側電容電壓進行平衡控制,前者僅對偏離參考電壓最大的鏈接單元進行電壓調節,實質上屬于開環控制;后者雖然屬于閉環控制但其對電容電壓的調節僅基于比例控制,且調節量與電容參數和控制周期有關容易受系統參數變化影響。美國發明專利US6075350沒有采用附加設備,其通過調節每個鏈接單元的觸發角控制直流側電容電壓平衡,它是基于脈沖周期輪換原理,使平均意義上每個鏈接單元吸收的平均功率以及等效損耗基本相同,屬于開環控制。另外還有Hossein&nbsp;Iman?Eini,Jean?Luc&nbsp;Schanen等人在“A&nbsp;Modular&nbsp;Strategy&nbsp;for&nbsp;Control&nbsp;and&nbsp;Voltage&nbsp;Balancing&nbsp;of&nbsp;Cascaded&nbsp;H?Bridge&nbsp;Rectifiers.(IEEE&nbsp;Transactions&nbsp;on&nbsp;Power&nbsp;Electronics,vol.23,no.5,pp.2428?2442,2008)”文中提出了基于電容電壓排序的直流側電容電壓控制方法等,其本質也屬于直流側電容電壓開環控制。 <BR>發明內容 <BR>本發明的目的是克服現有鏈式靜止同步補償器直流側電容電壓平衡控制技術存在的問題:比如需要額外附加設備、電容電壓平衡開環控制、僅適用于補償平衡系統等,針對以H橋級聯型多電平變流器為主電路的鏈式靜止同步補償器,為其提供一種直流側電容電壓的閉環平衡控制方法。本發明無需額外附加設備、適用于平衡及不平衡系統、且滿足動態無功補償需要。 <BR>本發明針對的基于H橋級聯型多電平變流器的鏈式靜止同步補償器(鏈式STATCOM),每相包含相互串聯的n個鏈接單元、每個鏈接單元均由全橋電路和電容器Ci構成,串聯后的鏈接單元通過電抗器Lx并聯接入電網,其中x=a,b,c,i=1,2,…,n,n為級聯H橋鏈接單元個數,其取值由電網電壓及鏈接單元耐壓水平決定。 <BR>本發明的直流側電容電壓平衡控制方法是采用下述技術方案實現的: <BR>1.從檢測到的電網電壓中獲取電網電壓正序基波分量的幅值信息和相位信息,然后利用電網電壓正序基波分量的相位信息從檢測到的三相負載電流中提取正序無功基波電流以及負序基波電流; <BR>2.將總母線電壓參考值與鏈式靜止同步補償器中每相所有鏈接單元電容電壓之和作比較,將其差值送入鏈式靜止同步補償器控制器中的總電壓調節器,然后將電壓調節器的輸出分別乘以電網電壓正序基波分量相位信息的余弦值得到鏈式靜止同步補償器需要從電網吸收的正序有功基波電流; <BR>3.將所述的正序無功基波電流和所述的正序有功基波電流相加,得到正序基波電流,正序基波電流加上所述的負序基波電流,得到鏈式靜止同步補償器的參考輸出電流。同時利用正序基波電流和負序基波電流得到鏈式靜止同步補償器參考輸出電流的幅值信息和相位信息。 <BR>4.利用鏈式靜止同步補償器參考輸出電流的幅值信息和相位信息,再結合電網電壓正序基波分量的幅值信息和相位信息,得到鏈式靜止同步補償器各相輸出電壓中應注入的零序電壓分量,以保證補償不平衡負載時各母線電壓仍穩定在給定值。 <BR>5.將鏈式靜止同步補償器參考輸出電流與實際輸出電流做比較,然后將其差值送入所述控制器中的電流調節器,得到未考慮電容電壓平衡控制時鏈式靜止同步補償器參考輸出電壓的初始值,然后將該參考輸出電壓的初始值加上零序電壓分量便可獲得參考輸出電壓的基礎值。 <BR>6.將鏈式靜止同步補償器中各鏈接單元電容電壓分別與其所在相的三相均值電壓作比較,將其差值分別送往所述控制器中的電壓平衡控制調節器,然后將電壓平衡控制調節器的輸出分別乘以參考輸出電流相位信息的余弦值得到鏈式靜止同步補償器中各鏈接單元的均壓控制輸出量,然后將該均壓控制輸出量疊加到參考輸出電壓的基礎值上,便可得到鏈式靜止同步補償器各鏈接單元的最終調制波,以此最終調制波控制各鏈接單元電容的充電和放電;最后利用載波移相PWM得到各鏈接單元的觸發信號驅動功率開關管動作,實現均壓控制。 <BR>與現有技術相比,本發明提供的直流側電容電壓平衡控制方法具有以下優點: <BR>1.本發明對各鏈接單元直流側電容電壓實行閉環平衡控制,且不依賴于系統參數。本發明將各鏈接單元電壓與其所在相的均值電壓進行比較并對其差值進行閉環調節,直接利用該相參考輸出電流相位信息得到各鏈接單元的均壓控制量,思路清晰明確,直接有效。 <BR>2.本發明既適用于補償平衡負載的系統又適用于補償不平衡負載的系統,且能夠自動適應補償平衡負載和不平衡負載的工況,無論補償哪種負載,本發明均能保證各鏈接單元直流側電容電壓的平衡。 <BR>3.本發明采用了一種快速有效的獲取參考輸出電流幅值信息和相位信息的方法,具有快速的電容電壓平衡調節速度。 <BR>4.本發明無需額外附加設備就可以保證各鏈接單元直流側電容電壓的平衡,減少了裝置的體積和投入成本,提高了系統效率及可靠性。 <BR>附圖說明 <BR>圖1鏈式靜止同步補償器主電路及其控制原理圖; <BR>圖2基于H橋級聯型多電平變流器的鏈式靜止同步補償器的拓撲結構圖; <BR>圖3鏈式靜止同步補償器的單個鏈接單元的結構圖; <BR>圖4本發明負載電流中的正序無功基波分量及負序基波分量提取的原理圖; <BR>圖5本發明正序有功基波電流生成環節的原理圖; <BR>圖6本發明鏈式靜止同步補償器參考輸出電流生成環節的原理圖; <BR>圖7本發明鏈式靜止同步補償器參考輸出電流幅值和相位提取的原理圖; <BR>圖8本發明獲取注入各相輸出電壓中零序電壓分量的原理圖; <BR>圖9本發明電流控制的原理圖; <BR>圖10本發明鏈式靜止同步補償器直流側電容電壓平衡控制的控制框圖; <BR>圖11本發明鏈式靜止同步補償器參考輸出電壓及調制環節的原理圖; <BR>圖1210kV/±1Mvar鏈式靜止同步補償器直流側電容電壓的試驗波形。 <BR>具體實施方式 <BR>下面結合附圖和具體實施方式對本發明做進一步說明。 <BR>本發明鏈式靜止同步補償器(鏈式STATCOM)直流側電容電壓平衡的方法,也可用于其他基于H橋級聯型多電平變流器的電力電子設備直流側電容電壓的平衡控制。 <BR>圖1是鏈式靜止同步補償器主電路及其控制原理圖。如圖1所示,鏈式靜止同步補償器由H橋級聯型多電平變流器1和電抗器2構成。變流器1與電抗器2串聯后并聯接入電網。鏈式靜止同步補償器的控制器5的輸入端與鏈式靜止同步補償器的檢測儀器,如霍爾型電壓電流傳感器的輸出端相連,控制器5的輸出端通過光纖或雙絞線與鏈接單元的門極驅動電路相連。控制器5通過檢測電網電壓、直流側各電容電壓、負載電流以及鏈式靜止同步補償器的輸出電流等信號,得到H橋級聯型多電平變流器1中各個功率開關器件的觸發信號,去驅動各個功率器件,從而使鏈式靜止同步補償器輸出期望的電流,對負載或電網系統進行無功補償,同時保證鏈式靜止同步補償器直流側電容電壓平衡且穩定在給定值。其中usa、usb、usc分別為a、b、c三相電網電壓;isa、isb、isc分別為三相電網電流;ifa、ifb、ifc分別為H橋級聯型多電平變流器的三相實際輸出電流;iLa、iLb、iLc分別為三相負載電流。圖1中的k代表三相a、b、c,i代表第i個鏈接單元,i=1,2,…,n,n為H橋級聯型多電平變流器的級聯個數。Udcr表示總母線電壓給定值;Udca、Udcb、Udcc分別表示a、b、c三相總母線電壓,usab、usbc分別代表電網ab相及bc相線電壓;Usm代表電網正序基波電壓的幅值,θk代表電網k相正序有功基波電壓的相位;ip_pk代表k相正序有功基波電流,ip_qk代表k相正序無功基波電流,in_k代表k相負序基波電流,ip_k代表k相正序基波電流,irk代表k相參考輸出電流,Irk代表k相參考輸出電流的幅值,代表k相參考輸出電流的相位;Udckavg代表k相各鏈接單元參考電壓值,Udcai代表a相各鏈接單元實際電壓值,Udcbi代表b相各鏈接單元實際電壓值,Udcci代表c相各鏈接單元實際電壓值;u0代表需要注入的零序電壓分量,ur_a,ur_b,ur_c分別代表鏈式靜止同步補償器參考輸出電壓的初始值,ur_ai,ur_bi,ur_ci分別代表鏈式靜止同步補償器各鏈接單元的均壓控制輸出量,urai,urbi,urci分別代表鏈式靜止同步補償器各鏈接單元的最終調制波信號。 <BR>基于H橋級聯型多電平變流器的鏈式靜止同步補償器的拓撲結構如圖2所示,每相包含相互串聯的n個鏈接單元、每個鏈接單元都由全橋電路和電容器Ci構成,串聯后的鏈接單元通過電抗器Lx并聯接入電網,其中x=a,b,c,i=1,2,…,n,n為H橋級聯型多電平變流器的鏈接單元個數,其取值由電網電壓及鏈接單元耐壓水平決定。H橋級聯型多電平變流器的主電路包含三相橋臂,分別由H橋鏈接單元Ua1、Ua2、…、Uan,Ub1、Ub2、…、Ubn,Uc1、Uc2、…、Ucn依次串聯鏈接構成,三相橋臂采用星型連接。其中Udca1、Udca2、…、Udcan,Udcb1、Udcb2、…、Udcbn,Udcc1、Udcc2、…、Udcdn分別為H橋級聯型多電平變流器a、b、c三相的第1個鏈接單元、第2個鏈接單元、…、第n個鏈接單元的直流側電容電壓;Ga11、Ga12、Ga12、Ga12為鏈接單元Ua1的門極驅動信號。 <BR>圖3所示為鏈接單元的結構圖,所述的鏈接單元由全橋電路和電容器構成,電容器C并聯在全橋電路的直流母線兩端,全橋電路由四個功率開關器件G1、G2、G3、G4及二極管D1、D2、D3、D4構成,其中二極管D1、D2、D3、D4分別反并聯在功率開關器件G1、G2、G3、G4的兩端,其中電容器C沒有附加電壓平衡設備。 <BR>本發明提供的鏈式靜止同步補償器的直流側電容電壓平衡控制方法包括以下步驟: <BR>1.從鏈式靜止同步補償器的檢測儀器檢測得到的電網電壓Usab、Usbc中獲取電網電壓正序基波分量up_a、up_b、up_c的幅值信息Upm和相位信息θa、θb、θc,然后利用電網電壓正序基波分量的相位信息θa、θb、θc,從檢測到的三相負載電流iLa,iLb,iLc中提取正序無功基波電流ip_qa、ip_qb、ip_qc以及負序基波電流in_a、in_b、in_c。 <BR>圖4所示是本發明采用的負載電流中正序無功基波電流及負序基波電流的提取方法,如圖4所示,提取的步驟如下: <BR>1)將電網電壓usab、usbc送入圖4中鏈式靜止同步補償器控制器5的鎖相環PLL中,得到電網電壓的同步信號θa,求得如式(1)和式(2)所示的正序旋轉坐標變換矩陣Pabc?dq和負序旋轉坐標變換矩陣Nabc?dq: <BR><MATHS num="0001"><MATH><![CDATA[ <mrow><MSUB><MI>P</MI> <MROW><MI>abc</MI> <MO>-</MO> <MI>dq</MI> </MROW></MSUB><MO>=</MO> <MFRAC><MN>2</MN> <MN>3</MN> </MFRAC><MO>&amp;CenterDot;</MO> <MFENCED close="]" open="["><MTABLE><MTR><MTD><MI>cos</MI> <MROW><MO>(</MO> <MSUB><MI>θ</MI> <MI>a</MI> </MSUB><MO>)</MO> </MROW></MTD><MTD><MI>cos</MI> <MROW><MO>(</MO> <MSUB><MI>θ</MI> <MI>a</MI> </MSUB><MO>-</MO> <MN>2</MN> <MI>π</MI> <MO>/</MO> <MN>3</MN> <MO>)</MO> </MROW></MTD><MTD><MI>cos</MI> <MROW><MO>(</MO> <MSUB><MI>θ</MI> <MI>a</MI> </MSUB><MO>+</MO> <MN>2</MN> <MI>π</MI> <MO>/</MO> <MN>3</MN> <MO>)</MO> </MROW></MTD></MTR><MTR><MTD><MO>-</MO> <MI>sin</MI> <MROW><MO>(</MO> <MSUB><MI>θ</MI> <MI>a</MI> </MSUB><MO>)</MO> </MROW></MTD><MTD><MO>-</MO> <MI>sin</MI> <MROW><MO>(</MO> <MSUB><MI>θ</MI> <MI>a</MI> </MSUB><MO>-</MO> <MN>2</MN> <MI>π</MI> <MO>/</MO> <MN>3</MN> <MO>)</MO> </MROW></MTD><MTD><MO>-</MO> <MI>sin</MI> <MROW><MO>(</MO> <MSUB><MI>θ</MI> <MI>a</MI> </MSUB><MO>+</MO> <MN>2</MN> <MI>π</MI> <MO>/</MO> <MN>3</MN> 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<MO>-</MO> <MSUB><MI>θ</MI> <MI>a</MI> </MSUB><MO>-</MO> <MN>2</MN> <MI>π</MI> <MO>/</MO> <MN>3</MN> <MO>)</MO> </MROW></MTD><MTD><MO>-</MO> <MI>sin</MI> <MROW><MO>(</MO> <MO>-</MO> <MSUB><MI>θ</MI> <MI>a</MI> </MSUB><MO>+</MO> <MN>2</MN> <MI>π</MI> <MO>/</MO> <MN>3</MN> <MO>)</MO> </MROW></MTD></MTR></MTABLE></MFENCED><MO>-</MO> <MO>-</MO> <MO>-</MO> <MROW><MO>(</MO> <MN>2</MN> <MO>)</MO> </MROW></MROW>]]&gt;</MATH></MATHS> <BR>2)三相負載電流iLa,iLb,iLc分別經過變換矩陣Pabc?dq和變換矩陣Nabc?dq后,得到含有交叉耦合分量的正序有功電流iLPdac及正序無功電流iLPqac,以及含有交叉耦合分量的負序有功電流iLNdac和負序無功電流iLNqac; <BR>3)然后將含有交叉耦合分量的正序有功電流iLPdac、正序無功電流iLPqac、負序有功電流iLNdac、負序無功電流iLNqac分別送入鏈式靜止同步補償器的控制器5的交叉解耦處理單元得到不含交叉耦合分量的正序有功電流iLPd和正序無功電流iLPq,以及不含交叉耦合分量的負序有功電流iLNd和負序無功電流iLNq; <BR>4)將不含交叉耦合分量的正序有功電流iLPd和正序無功電流iLPq,以及不含交叉耦合分量的負序有功電流iLNd及負序無功電流iLNq分別送入控制器5中的低通濾波器LPF中,得到正序有功電流的直流分量正序無功電流的直流分量負序有功電流的直流分量和負序無功電流的直流分量 <BR>5)、最后分別將正序無功電流的直流分量和0,以及負序有功電流的直流分量和負序有功無功電流的直流分量分別送入變換矩陣和變換矩陣中獲得負載電流的正序無功基波分量ip_qa、ip_qb、ip_qc和負序基波分量in_a、in_b、in_c。其中變換矩陣和變換矩陣分別是正序旋轉坐標變換矩陣Pabc?dq負序旋轉坐標變換矩陣Nabc?dq的逆矩陣,其表達式分別如式(3)和式(4)所示: <BR><MATHS num="0003"><MATH><![CDATA[ <mrow><MSUBSUP><MI>P</MI> <MROW><MI>abc</MI> <MO>-</MO> <MI>dq</MI> </MROW><MROW><MO>-</MO> <MN>1</MN> </MROW></MSUBSUP><MO>=</MO> <MFENCED close="]" open="["><MTABLE><MTR><MTD><MI>cos</MI> <MROW><MO>(</MO> <MSUB><MI>θ</MI> <MI>a</MI> </MSUB><MO>)</MO> </MROW></MTD><MTD><MO>-</MO> <MI>sin</MI> <MROW><MO>(</MO> <MSUB><MI>θ</MI> <MI>a</MI> </MSUB><MO>)</MO> </MROW></MTD></MTR><MTR><MTD><MI>cos</MI> <MROW><MO>(</MO> <MSUB><MI>θ</MI> <MI>a</MI> </MSUB><MO>-</MO> <MN>2</MN> <MI>π</MI> <MO>/</MO> <MN>3</MN> <MO>)</MO> </MROW></MTD><MTD><MO>-</MO> <MI>sin</MI> <MROW><MO>(</MO> <MSUB><MI>θ</MI> <MI>a</MI> </MSUB><MO>-</MO> <MN>2</MN> <MI>π</MI> <MO>/</MO> <MN>3</MN> <MO>)</MO> </MROW></MTD></MTR><MTR><MTD><MI>cos</MI> <MROW><MO>(</MO> <MSUB><MI>θ</MI> <MI>a</MI> 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<BR>1)、將a、b、c三相各鏈接單元的電容電壓相加,得到各相的總母線電壓值Udca、Udcb、Udcc,然后將各相的總母線電壓值Udca、Udcb、Udcc分別與總電壓給定值Udcr作比較,并將其差值分別送入控制器5中的總電壓調節器G1(s),該總電壓調節器可采用PI調節器,然后得到三相正序基波有功電流的幅值Ippam,Ippbm和Ippcm; <BR>2)、利用鎖相環得到電網電壓正序基波分量的相位信息θa、θb、θc,然后對該相位信息進行余弦運算處理,得到與電網電壓正序基波分量同相位的余弦值cos(θa)、cos(θb)和cos(θc); <BR>3)、將正序基波有功電流的幅值Ippam,Ippbm和Ippcm分別與上述的余弦值cos(θa)、cos(θb)和cos(θc)相乘,得到鏈式靜止同步補償器需要從電網吸收的正序有功基波電流ip_pa、ip_pb、ip_pc。 <BR>3.將所述的正序無功基波電流和步驟2得到的正序有功基波電流相加,得到正序基波電流,正序基波電流加上所述的負序基波電流,得到鏈式靜止同步補償器的參考輸出電流。同時利用正序基波電流和負序基波電流得到鏈式靜止同步補償器參考輸出電流的幅值信息和相位信息。其實現過程主要包括以下兩個步驟: <BR>首先獲取鏈式靜止同步補償器的參考輸出電流,其步驟如圖6所示: <BR>1)、將上述步驟2獲得的正序有功基波電流ip_pa、ip_pb、ip_pc分別和由負載電流中提取的正序無功基波電流ip_qa、ip_qb、ip_qc相加得到正序基波電流ip_a、ip_b、ip_c; <BR>2)、然后將正序基波電流ip_a、ip_b、ip_c加上負序基波電流in_a、in_b、in_c,便得到鏈式靜止同步補償器的參考輸出電流ira、irb、irc。 <BR>其次獲取參考輸出電流的幅值信息和相位信息,其具體步驟如圖7所示: <BR>1)、首先將三相正序基波電流ip_a、ip_b、ip_c和三相負序基波電流in_a、in_b、in_c分別送入如式(5)所示的3/2靜止坐標變換矩陣Cabc?αβ,得到兩相靜止坐標系下的正序基波電流ipα、ipβ和負序基波電流inα、inβ; <BR><MATHS num="0005"><MATH><![CDATA[ <mrow><MSUB><MI>C</MI> <MROW><MI>abc</MI> <MO>-</MO> <MI>αβ</MI> </MROW></MSUB><MO>=</MO> <MFRAC><MN>2</MN> <MN>3</MN> </MFRAC><MO>&amp;CenterDot;</MO> <MFENCED close="]" open="["><MTABLE><MTR><MTD><MN>1</MN> </MTD><MTD><MO>-</MO> <MN>1</MN> <MO>/</MO> <MN>2</MN> </MTD><MTD><MO>-</MO> <MN>1</MN> <MO>/</MO> <MN>2</MN> </MTD></MTR><MTR><MTD><MN>0</MN> </MTD><MTD><MSQRT><MN>3</MN> </MSQRT><MO>/</MO> <MN>2</MN> </MTD><MTD><MO>-</MO> <MSQRT><MN>3</MN> </MSQRT><MO>/</MO> <MN>2</MN> </MTD></MTR></MTABLE></MFENCED><MO>-</MO> <MO>-</MO> <MO>-</MO> <MROW><MO>(</MO> <MN>5</MN> <MO>)</MO> </MROW></MROW>]]&gt;</MATH></MATHS> <BR>2)、然后分別對正序基波電流ipα、ipβ和負序基波電流inα、inβ進行如式(6)和式(7)所示的幅值和相角計算,得到正序基波電流的幅值ipm和相角ipδ,以及負序基波電流的幅值inm和相角inδ; <BR><MATHS num="0006"><MATH><![CDATA[ <mrow><MFENCED close="" open="{"><MTABLE><MTR><MTD><MSUB><MI>i</MI> <MI>pm</MI> </MSUB><MO>=</MO> <MSQRT><MSUBSUP><MI>i</MI> <MI>pα</MI> <MN>2</MN> </MSUBSUP><MO>+</MO> <MSUBSUP><MI>i</MI> <MI>pβ</MI> <MN>2</MN> </MSUBSUP></MSQRT></MTD></MTR><MTR><MTD><MSUB><MI>i</MI> <MI>pδ</MI> </MSUB><MO>=</MO> <MI>arctan</MI> <MFRAC><MSUB><MI>i</MI> <MI>pβ</MI> </MSUB><MSUB><MI>i</MI> <MI>pα</MI> </MSUB></MFRAC></MTD></MTR></MTABLE></MFENCED><MO>-</MO> <MO>-</MO> <MO>-</MO> <MROW><MO>(</MO> <MN>6</MN> <MO>)</MO> </MROW></MROW>]]&gt;</MATH></MATHS> <BR><MATHS num="0007"><MATH><![CDATA[ <mrow><MFENCED close="" open="{"><MTABLE><MTR><MTD><MSUB><MI>i</MI> <MI>nm</MI> </MSUB><MO>=</MO> <MSQRT><MSUBSUP><MI>i</MI> <MI>nα</MI> <MN>2</MN> </MSUBSUP><MO>+</MO> <MSUBSUP><MI>i</MI> <MI>nβ</MI> <MN>2</MN> </MSUBSUP></MSQRT></MTD></MTR><MTR><MTD><MSUB><MI>i</MI> <MI>nδ</MI> </MSUB><MO>=</MO> <MI>arctan</MI> <MFRAC><MSUB><MI>i</MI> <MI>nβ</MI> </MSUB><MSUB><MI>i</MI> <MI>nα</MI> </MSUB></MFRAC></MTD></MTR></MTABLE></MFENCED><MO>-</MO> <MO>-</MO> <MO>-</MO> <MROW><MO>(</MO> <MN>7</MN> <MO>)</MO> </MROW></MROW>]]&gt;</MATH></MATHS> <BR>3)、最后利用上述的ipm、ipδ和inm、inδ便可計算出鏈式靜止同步補償器參考輸出電流ira,irb,irc的幅值信息Ira、Irb、Irc和相位信息 <BR>4.利用鏈式靜止同步補償器參考輸出電流的幅值信息和相位信息,再結合電網電壓正序基波分量的幅值信息和相位信息,得到鏈式靜止同步補償器各相輸出電壓中應注入的零序電壓分量。如圖8所示,其具體實現步驟如下: <BR>1)、首先利用鏈式靜止同步補償器參考輸出電流的相位信息和電網電壓正序基波分量up_a、up_b、up_c的相位信息θa、θb、θc,計算出零序電壓分量u0的相位信息其計算公式如式(8)所示: <BR> <BR>2)、然后結合已經求得的零序電壓u0的相位信息便可獲得零序電壓分量u0的幅值信息U0,其中Usm代表電網電壓正序基波分量的幅值: <BR> <BR>3)、利用零序電壓分量u0的幅值信息U0和相位信息便可利用公式(10)獲得需要注入的零序電壓分量u0的值: <BR> <BR>5.將鏈式靜止同步補償器參考輸出電流與實際輸出電流做比較,然后將其差值送入所述控制器中的電流調節器,得到未考慮電容電壓平衡控制時鏈式靜止同步補償器參考輸出電壓的初始值,然后將該參考輸出電壓的初始值加上零序電壓分量便可獲得參考輸出電壓的基礎值。其實現過程如下: <BR>1)首先執行如圖9所示的電流控制環節,將鏈式靜止同步補償器的參考輸出電流ira、irb、irc分別與實際輸出電流ifa、ifb、ifc做比較,然后將其差值送入控制器5中的電流調節器G2(s),得到未考慮鏈接單元電壓平衡控制時鏈式靜止同步補償器參考輸出電壓的初始值ur_a、ur_b、ur_c。該步驟保證了鏈式靜止同步補償器實際輸出電流ifa、ifb、ifc能夠無誤差地跟蹤參考輸出電流ira、irb、irc,同時也保證了總母線電壓的穩定; <BR>2)將參考輸出電壓的初始值ur_a、ur_b、ur_c加上上述需要注入的零序電壓分量u0得到參考輸出電壓的基礎值ur_a0、ur_b0、ur_c0。 <BR>6.將鏈式靜止同步補償器中各鏈接單元電容電壓Udca1、Udca2、…、Udcan,Udcb1、Udcb2、…、Udcbn,Udcc1、Udcc2、…、Udcdn分別與其所在相的三相均值電壓Udcaavg、Udcbavg、Udccavg作比較,將其差值分別送往各鏈接單元的電壓平衡控制調節器,然后將電壓平衡控制調節器的輸出分別乘以參考輸出電流相位信息的余弦值得到各鏈接單元均壓控制輸出量ur_a1,ur_a2,…,ur_an,ur_b1,ur_b2,…,ur_bn,ur_c1,ur_c2,…,ur_cn,然后將其疊加到參考輸出電壓的基礎值ur_a0、ur_b0、ur_c0上便可得到鏈式靜止同步補償器各鏈接單元的最終調制波ura1,ura2,…,uran,urb1,urb2,…,urbn,urc1,urc2,…,urcn,以此最終調制波控制各鏈接單元電容的充電和放電;最后利用載波移相PWM得到各鏈接單元的觸發信號驅動功率開關管動作,實現均壓控制。 <BR>以下結合圖10以a相電容電壓平衡控制為例進行詳細說明,如圖10所示,a相電容電壓平衡的控制步驟為: <BR>1)、將a相各鏈接單元電容電壓Udca1、Udca2、…、Udcan分別與a相均值電壓Udcaavg進行比較,均值電壓的計算如式(11)所示,然后將其差值送入電壓平衡控制調節器G3(s),便可得到均壓控制輸出量的幅值Ur_a1、Ur_a2、…、Ur_an; <BR><MATHS num="0008"><MATH><![CDATA[ <mrow><MSUB><MI>U</MI> <MI>dcaavg</MI> </MSUB><MO>=</MO> <MFRAC><MN>1</MN> <MI>n</MI> </MFRAC><MUNDEROVER><MI>Σ</MI> <MROW><MI>i</MI> <MO>=</MO> <MN>1</MN> </MROW><MI>n</MI> </MUNDEROVER><MSUB><MI>U</MI> <MI>dcai</MI> </MSUB><MO>-</MO> <MO>-</MO> <MO>-</MO> <MROW><MO>(</MO> <MN>11</MN> <MO>)</MO> </MROW></MROW>]]&gt;</MATH></MATHS> <BR>2)、將均壓控制輸出量的幅值Ur_a1、Ur_a2、…、Ur_an與參考輸出電流相位角的余弦值相乘便可得出a相各鏈接單元均壓控制輸出量ur_a1,ur_a2,…,ur_an; <BR>3)、最后將a相各鏈接單元均壓控制輸出量ur_a1,ur_a2,…,ur_an分別疊加到該相參考輸出電壓的基礎值ur_a0上,便可得到a相鏈式靜止同步補償器各鏈接單元的最終調制波信號ura1,ura2,…,uran; <BR>4)、以和a相一樣的步驟,分別對b相和c相鏈式靜止同步補償器各鏈接單元執行均壓控制,最終得到鏈式靜止同步補償器abc三相各鏈接單元的最終調制波ura1,ura2,…,uran,urb1,urb2,…,urbn,urc1,urc2,…,urcn。 <BR>7.最后如圖11所示,對鏈式靜止同步補償器各鏈接單元的最終調制波信號ura1,ura2,…,uran,urb1,urb2,…,urbn,urc1,urc2,…,urcn進行載波移相PWM調制,產生驅動脈沖信號,控制功率開關管動作,以此控制各鏈接單元電容的充電和放電,從而保證各鏈接單元直流側電容電壓的均衡,達到均壓控制目的。 <BR>圖12為本發明在10kV/±1Mvar鏈式靜止同步補償器中直流側電容電壓的現場試驗波形,在該系統中輸入電壓10kV、裝置容量±1Mvar,六級級聯、每個鏈接單元電壓設定在1800V。由圖12可見采用本發明的電容電壓平衡控制方法后,各鏈接單元的電容電壓能夠被穩定控制在1800V,證明本發明的均壓控制方法是有效的。</p> </div> </div> </div> </div> <!--ta的資源--> <div class="mt10 related-pic-box" id="brandlist" style="height: 418px;"> <div class="works-comment-hd"> t****的資源 <a href="u-242.html" class="fr" style="font-size: 12px; font-weight: normal" hidefocus="true" target="_blank">更多&gt;&gt;</a></div> <div id="related-pic-list" class="related-pic-list 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本文標題:鏈式靜止同步補償器直流側電容電壓平衡控制方法.pdf<br /> 鏈接地址:<a href="http://www.wwszu.club/p-6421069.html">http://www.wwszu.club/p-6421069.html</a><br /> </div> </div> </div> <div class="boxright" id="boxright" > <div class="fr detail-aside" id="Div11" style="width:270px;"> <div class="box hot-keywords mt10" style="overflow: hidden;width: 268px; border:solid 1px #dedede;" id="relatebox0"> <div class="boxHd" > <div class="fl nt-ico mr5 ml13 ico" style="margin-top: 3px;"> </div> <h2 class="fl font-normal font16 font-yahei" style="font-size: 16px; font-weight: 100; margin-left: 0px; margin-top: 3px; font-family: 微軟雅黑"> 當前資源信息</h2> </div> <div id="Div2" class="author-works-list bgF" style="overflow: hidden; padding:10px 10px; "> <table><tr><td> <dt class="author-avatar-box fl"><a class="author-avatar" title="t****" href="u-242.html"> <img src="http://www.wwszu.club/FlexPaper/ZoomImage/UploadPhoto/tx_20181218222850.png" style="border-radius:50px 50px; " onerror="this.src='images/noavatar_small.gif'" 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100; margin-left: 0px; margin-top: 3px; font-family: 微軟雅黑"> 相關資源</h2> </div> <div id="author-works-list" class="author-works-list bgF"> <li> <img alt="同步電機運動的確定.pdf" class="pdf" src="Images/s.gif" /><a target="_parent" href="http://www.wwszu.club/p-6421396.html" title="同步電機運動的確定.pdf">同步電機運動的確定.pdf</a> </li> <li> <img alt="轉換裝置以及配有這種裝置的不間斷電源.pdf" class="pdf" src="Images/s.gif" /><a target="_parent" href="http://www.wwszu.club/p-6421393.html" title="轉換裝置以及配有這種裝置的不間斷電源.pdf">轉換裝置以及配有這種裝置的不間斷電源.pdf</a> </li> <li> <img alt="多功能便攜式儲存及供應系統.pdf" class="pdf" src="Images/s.gif" /><a target="_parent" href="http://www.wwszu.club/p-6421390.html" title="多功能便攜式儲存及供應系統.pdf">多功能便攜式儲存及供應系統.pdf</a> </li> <li> <img alt="具有充電功能的無線裝置.pdf" class="pdf" src="Images/s.gif" /><a target="_parent" href="http://www.wwszu.club/p-6421378.html" title="具有充電功能的無線裝置.pdf">具有充電功能的無線裝置.pdf</a> </li> <li> <img alt="保護元件及其制作方法.pdf" class="pdf" src="Images/s.gif" /><a target="_parent" href="http://www.wwszu.club/p-6421367.html" 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