專(zhuān)利名稱(chēng)：一種三相橋式dvr的最小零序分量補(bǔ)償控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種三相橋式DVR的最 小零序分量補(bǔ)償控制方法。
背景技術(shù)：
DVR (Dynamic Voltage Restorer,動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器)是近年來(lái)出現(xiàn)的DFATS (Distribution Flexible Alternative Current Transmission Systems,柔'性酉己電技術(shù)) 裝置，它串聯(lián)于電源與敏感負(fù)荷之間，當(dāng)系統(tǒng)電壓正常時(shí)，DVR被旁路。當(dāng) 系統(tǒng)電壓發(fā)生暫降(暫升)時(shí)，DVR可以在ms級(jí)內(nèi)迅速動(dòng)作，有效的補(bǔ)償暫 降電壓，保護(hù)敏感性負(fù)荷免受電壓暫降的影響。因?yàn)樵陔娏ο到y(tǒng)的各種電能質(zhì) 量問(wèn)題中，電壓暫降(暫升)是發(fā)生概率最高的電能質(zhì)量問(wèn)題，往往會(huì)造成系 統(tǒng)中大量敏感設(shè)備工作失常，造成難以估計(jì)的損失，因此對(duì)電壓暫降的補(bǔ)償就 顯得尤為重要。
三相系統(tǒng)DVP、的主電路可以分為兩類(lèi)，即三相三線(xiàn)制主電路結(jié)構(gòu)和三相 四線(xiàn)制主電路結(jié)構(gòu)。由于三相三線(xiàn)制的變流器在變頻等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，已 經(jīng)做成工業(yè)模塊，而許多IGBT模塊都是采用三相三線(xiàn)制結(jié)構(gòu)?；谌嗳€(xiàn) 制結(jié)構(gòu)的三相橋式DVR也是應(yīng)用最普遍的一種結(jié)構(gòu)。
但是，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)不對(duì)稱(chēng)電壓暫降(暫升)時(shí)，三相電壓往往含有零序 分量，而三相橋式DVR是無(wú)法補(bǔ)償零序分量的。因而需要尋找一種控制方 法，使得DVR輸出參考電壓的零序分量盡可能小，達(dá)到近似對(duì)零序分量實(shí) 現(xiàn)補(bǔ)償?shù)哪康摹１景l(fā)明提出的控制方法，以A相負(fù)荷參考電壓相量為相量圖
4橫軸，以系統(tǒng)電壓相量的終點(diǎn)做補(bǔ)償極限圓來(lái)確定DVR補(bǔ)償范圍，采用偏 移一個(gè)微小角度的方式搜索零序分量最小狀態(tài)，物理概念明確，思路清晰，
分析計(jì)算簡(jiǎn)便，可以有效解決三相橋式DVR不對(duì)稱(chēng)暫降(暫升)的補(bǔ)償問(wèn) 題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，針對(duì)目前三相橋式DVR無(wú)法對(duì)含有零序分量的三相 電力系統(tǒng)進(jìn)行零序補(bǔ)償?shù)膯?wèn)題，提出一種三相橋式DVR的最小零序分量補(bǔ)償 控制方法，通過(guò)使DVR輸出參考電壓的零序分量盡可能小，實(shí)現(xiàn)對(duì)含有零序 分量的三相電力系統(tǒng)的補(bǔ)償。
本發(fā)明的技術(shù)方案是， 一種三相橋式DVR的最小零序分量補(bǔ)償控制方法， 其特征是所述方法包括下列步驟.-
步驟1:確定三相電力系統(tǒng)各相電壓相量和DVR輸出電壓的零序分量；
步驟2:確定負(fù)荷參考電壓軌跡圓；
步驟3:確定各相極限補(bǔ)償電壓軌跡圓；
步驟4:判斷DVR能否對(duì)各相電壓實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償；如果DVR能對(duì)各相電壓實(shí)
現(xiàn)補(bǔ)償，則執(zhí)行步驟5;否則，跳到步驟ll;
步驟5:確定各相能補(bǔ)償?shù)降呢?fù)荷電壓軌跡相位范圍以及同相補(bǔ)償時(shí)的零 序輸出電壓；
步驟6:進(jìn)行零序電壓分量負(fù)向最大微增量搜索；
步驟7:計(jì)算負(fù)向最大微增量時(shí)的DVR各相輸出電壓相量，以及零序電 壓相量；
步驟8:判斷零序電壓是否小于設(shè)定值；如果零序電壓大于等于設(shè)定值， 則執(zhí)行步驟9;否則，跳到步驟10;
步驟9:判斷是否已經(jīng)到達(dá)補(bǔ)償邊界；如果己經(jīng)到達(dá)補(bǔ)償邊界，則執(zhí)行步驟10;否則，跳到步驟6繼續(xù)進(jìn)行搜索；
步驟10:計(jì)算DVR輸出電壓相量的幅值和相位，并依據(jù)此進(jìn)行最小零序 電壓補(bǔ)償控制，之后結(jié)束；
步驟lh不能補(bǔ)償?shù)筋~定幅值，結(jié)束。
所述進(jìn)行零序電壓分量負(fù)向最大微增量搜索，其方法是，讓三相負(fù)荷電壓 相位分別偏離上一次搜索后的負(fù)荷電壓相位土A"，幅值為額定值"^，計(jì)算此
時(shí)DVR各相輸出電壓，從而得到本次搜索相應(yīng)的零序分量，定義零序分量的 負(fù)向微增量為At/^上次搜索相應(yīng)的零序分量的絕對(duì)值-本次搜索相應(yīng)的零序分
量的絕對(duì)值；對(duì)于A(yíng)BC三相各偏離土A"，共有6種情況，分別計(jì)算At/。，其
中使得A"最大時(shí)的值為負(fù)向最大微增量。
本發(fā)明采用偏移一個(gè)微小角度的方式從同相補(bǔ)償位置開(kāi)始搜索零序分量
最小狀態(tài)，計(jì)算相應(yīng)的DVR各相輸出補(bǔ)償電壓，從而實(shí)現(xiàn)了含有零序分量的 三相系統(tǒng)中的最小零序補(bǔ)償控制。本發(fā)明具有物理概念明確、思路清晰、計(jì)算 簡(jiǎn)便的特點(diǎn)，它適用于三相橋式結(jié)構(gòu)DVR的最小零序分量補(bǔ)償控制。
附閱化昍
r畫(huà)J vu


圖1是DVR原理示意圖。
圖2是三相橋式DVR的最小零序分量補(bǔ)償控制方法流程圖。 圖3是三相橋式DVR的最小零序分量補(bǔ)償控制方法相量圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖，對(duì)優(yōu)選實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，下述說(shuō)明僅 僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。
6圖1是DVR原理示意圖。動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器DVR串聯(lián)在系統(tǒng)電源和負(fù)荷 之間，負(fù)荷電壓t4，為系統(tǒng)電壓K與DVR補(bǔ)償電壓"，之和。正常運(yùn)行時(shí)，
電源電壓在允許范圍之內(nèi)，DVR輸出補(bǔ)償電壓為O，負(fù)荷電壓^，等于系統(tǒng)
電壓CZ,。當(dāng)系統(tǒng)電源電壓^發(fā)生暫降(暫升)時(shí)，DVR輸出補(bǔ)償電壓"，，
使負(fù)荷電壓^。^運(yùn)行在允許的范圍之內(nèi)。由于DVR裝置的容量有限，其輸
出電壓有一個(gè)極限，稱(chēng)為極限補(bǔ)償電壓。對(duì)于三相橋式DVR的補(bǔ)償控制， 需要在各相輸出電壓不超過(guò)極限補(bǔ)償電壓的條件下，盡可能輸出最小的零序 電壓分量。
圖2是三相橋式DVR的最小零序分量補(bǔ)償控制方法流程圖。圖2中， 各步驟的具體說(shuō)明如下
步驟1:確定三相電力系統(tǒng)各相電壓相量和DVR輸出電壓的零序分量。 圖3是三相橋式DVR的最小零序分量補(bǔ)償控制方法相暈圖。在圖3中，正常
運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)三相電壓對(duì)稱(chēng)，幅值為"^，三相電壓相位依次落后120° ，以A 相電壓相位為參考相位，可以得到三相正常運(yùn)行時(shí)的電壓相量分別為
"<Z0° 、 ""/Z120。 、 ^/Z240° ，這也是電壓暫降(暫升)后的負(fù)荷參考 電壓相量。系統(tǒng)電壓暫降(暫升)后的系統(tǒng)電壓相量為""Z^、"朋z&、"義' 。各相系統(tǒng)電壓相量落后(超前)負(fù)荷參考電壓相量的夾角分別為"x 、 "s 、 "c (超前時(shí)角度為負(fù)值)。各相DVR的輸出電壓相量為6扁，、6腦3、 f)臓c，
其零序分量定義為&。= (^wh+^z^s + ^z^c) /3。
步驟2:確定負(fù)荷參考電壓軌跡圓。DVR補(bǔ)償后要求三相保持負(fù)荷電壓為 暫降(暫升)前的電壓幅值即參考電壓^/ZO。 、 "^Z120。 、 "re/Z240° ，因此以^為半徑、以原點(diǎn)為圓心可以得到補(bǔ)償后負(fù)荷參考電壓軌跡圓^&《 步驟3:確定各相極限補(bǔ)償電壓軌跡圓。由于DVR裝置容量有限，其輸
出補(bǔ)償電壓有一個(gè)極限值即極限補(bǔ)償電壓"自"分別以步驟1中三相系統(tǒng)電壓
相量的終點(diǎn)為圓心，以"c為半徑可以得到三相系統(tǒng)的極限電壓軌跡圓 C7/r/e^C7rc/eB C/,c/ec
步驟4:判斷DVR能否對(duì)各相電壓實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償；如果DVR能對(duì)各相電壓實(shí)
現(xiàn)補(bǔ)償，則執(zhí)行步驟5;否則，跳到步驟11。如果第Z:
艱電壓軌跡圓C^"e
與負(fù)荷參考電壓軌跡圓。^^/有交點(diǎn)，則該相能夠?qū)崿F(xiàn)補(bǔ)償，判斷準(zhǔn)則為
"S, + ",)m^"<，執(zhí)行步驟5;否則，跳到步驟ll。
步驟5:確定各相能補(bǔ)償?shù)降呢?fù)荷電壓軌跡相位范圍以及同相補(bǔ)償時(shí)的零
序輸出電壓-
負(fù)荷參考電壓軌跡圓G^、/落在z'相極限電壓軌跡圓Ck/e '內(nèi)的圓弧部分 A'B'C'D'即為該相能夠補(bǔ)償?shù)降呢?fù)荷電壓軌跡，圓弧相對(duì)該相負(fù)荷參考電壓
厶、
相量的相位范圍為("'，h)，其中"'=
—",+ arccos
—a' — arccos
定義j為循環(huán)變量，其初始值j-0。搜索的初始狀態(tài)為同相補(bǔ)償狀態(tài)，即
負(fù)荷電壓與系統(tǒng)電壓同相時(shí)，分別為"^Z^、 "w/Z&、 ""yZ^的狀態(tài)，計(jì)時(shí)，各相量取同相補(bǔ)償狀態(tài)對(duì)應(yīng)的相位和幅值)。第j次的搜索方法如下讓三 相負(fù)荷電壓相位分別偏離j-l次搜索后的負(fù)荷電壓相位士A"，幅值為額定值
C7
;x'/'
，計(jì)算此時(shí)DVR各相輸出電壓，從而得到相應(yīng)的零序分量夂(,)，定義:
分量的負(fù)向微增量為At/廣
o(廠(chǎng)i)
"o(力
對(duì)于A(yíng)BC三相各偏離土A"，共有6種情況(剔除已經(jīng)達(dá)到補(bǔ)償邊界的情 況)，分別計(jì)算Af/。，其中使得A"最大時(shí)的值為負(fù)向最大微增量。
步驟7:計(jì)算負(fù)向最大微增量時(shí)的各電壓向量。第j次搜索最大微增量時(shí) 的各電壓相量計(jì)算方法如下根據(jù)前面取得最大微增量的情況，由對(duì)應(yīng)相的負(fù) 荷電壓相位偏移Aa或者-A"，其它兩相相位仍為上次搜索的相位值。以此為基
礎(chǔ)，可以計(jì)算出DVR各相輸出電壓相量，以及零序電壓相:
"o(乂)
步驟8:判斷零序電壓是否小于設(shè)定值；如果零序電壓大于等于設(shè)定值，
則執(zhí)行步驟9;否則，跳到步驟IO。當(dāng)
t/ og)
小于設(shè)定的較小的數(shù)值時(shí)，認(rèn)為」
序電壓近似為0，此時(shí)即為零序電壓最小狀態(tài)，則轉(zhuǎn)入步驟10;否則進(jìn)入下-
個(gè)步驟(
步驟9:判斷是否已經(jīng)到達(dá)補(bǔ)償邊界；如果已經(jīng)到達(dá)補(bǔ)償邊界，則執(zhí)行歩 驟10;否則，跳到步驟6繼續(xù)進(jìn)行搜索。當(dāng)最大微增量對(duì)應(yīng)負(fù)荷電壓相位相應(yīng)
偏移A"或者-A"，如果已經(jīng)超出步驟5確定的該項(xiàng)補(bǔ)償范圍("'，h)，則已
經(jīng)到達(dá)補(bǔ)償邊界，此時(shí)即為零序電壓最小狀態(tài)，進(jìn)入下一步驟。否則回到步驟 6極限進(jìn)行搜索。
步驟10:按照前面搜索得到的最小零序電壓狀態(tài)，計(jì)算DVR輸出電壓相 量的幅值和相位，并依據(jù)此DVR輸出電壓相量的幅值和相位進(jìn)行相應(yīng)的控制， 實(shí)現(xiàn)最小零序電壓補(bǔ)償控制，之后流程結(jié)束。
步驟ll:至少有一相無(wú)法將負(fù)荷電壓補(bǔ)償?shù)筋~定值，流程結(jié)束。這時(shí)可以根據(jù)情況考慮采取降低補(bǔ)償幅度或者其它補(bǔ)償辦法。
本發(fā)明采用偏移一個(gè)微小角度的方式從同相補(bǔ)償位置開(kāi)始搜索零序分量
最小狀態(tài)，計(jì)算相應(yīng)的DVR各相輸出補(bǔ)償電壓，從而實(shí)現(xiàn)了含有零序分量 的三相系統(tǒng)中的最小零序補(bǔ)償控制。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不 局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可 輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明 的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1、一種三相橋式DVR的最小零序分量補(bǔ)償控制方法，其特征是所述方法包括下列步驟步驟1確定三相電力系統(tǒng)各相電壓相量和DVR輸出電壓的零序分量；步驟2確定負(fù)荷參考電壓軌跡圓；步驟3確定各相極限補(bǔ)償電壓軌跡圓；步驟4判斷DVR能否對(duì)各相電壓實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償；如果DVR能對(duì)各相電壓實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償，則執(zhí)行步驟5；否則，跳到步驟11；步驟5確定各相能補(bǔ)償?shù)降呢?fù)荷電壓軌跡相位范圍以及同相補(bǔ)償時(shí)的零序輸出電壓；步驟6進(jìn)行零序電壓分量負(fù)向最大微增量搜索；步驟7計(jì)算負(fù)向最大微增量時(shí)的DVR各相輸出電壓相量，以及零序電壓相量；步驟8判斷零序電壓是否小于設(shè)定值；如果零序電壓大于等于設(shè)定值，則執(zhí)行步驟9；否則，跳到步驟10；步驟9判斷是否已經(jīng)到達(dá)補(bǔ)償邊界；如果已經(jīng)到達(dá)補(bǔ)償邊界，則執(zhí)行步驟10；否則，跳到步驟6繼續(xù)進(jìn)行搜索；步驟10計(jì)算DVR輸出電壓相量的幅值和相位，并依據(jù)此進(jìn)行最小零序電壓補(bǔ)償控制，之后結(jié)束；步驟11不能補(bǔ)償?shù)筋~定幅值，結(jié)束。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三相橋式DVR的最小零序分量補(bǔ)償控制方法，其特征是所述進(jìn)行零序電壓分量負(fù)向最大微增量搜索，其方法是，讓三相負(fù)荷電壓相位分別偏離上一次搜索后的負(fù)荷電壓相位士A"，幅值為額定值"^，計(jì)算此時(shí)DVR各相輸出電壓，從而得到本次搜索相應(yīng)的零序分量，定義零序分量的負(fù)向微增量為A",上次搜索相應(yīng)的零序分量的絕對(duì)值-本次搜索相應(yīng)的零序分量的絕對(duì)值；對(duì)于A(yíng)BC三相各偏離士 A"，共有6種情況，分別計(jì)算Af/。，其中使得AL/。最大時(shí)的值為負(fù)向最大微增量。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了電力系統(tǒng)控制技術(shù)領(lǐng)域中的一種三相橋式DVR的最小零序分量補(bǔ)償控制方法。技術(shù)方案是，確定各相電壓相量和DVR輸出電壓的零序分量；建立負(fù)荷參考電壓軌跡圓和各相極限補(bǔ)償電壓軌跡圓；確定各相能補(bǔ)償?shù)降呢?fù)荷電壓軌跡相位范圍以及同相補(bǔ)償時(shí)的零序輸出電壓；采用偏移一個(gè)微小角度的方式從同相補(bǔ)償位置開(kāi)始搜索零序分量最小狀態(tài)，計(jì)算相應(yīng)的DVR各相輸出補(bǔ)償電壓，從而實(shí)現(xiàn)了含有零序分量的三相系統(tǒng)中的最小零序補(bǔ)償控制。本發(fā)明具有物理概念明確、思路清晰、計(jì)算簡(jiǎn)便的特點(diǎn)，它適用于三相橋式結(jié)構(gòu)DVR的最小零序分量補(bǔ)償控制。
文檔編號(hào)H02J3/12GK101478162SQ20091007786
公開(kāi)日2009年7月8日 申請(qǐng)日期2009年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月23日
發(fā)明者劉穎英, 哲 孫, 張應(yīng)瑜, 徐永海, 肖湘寧, 郭春林, 冰 韓 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)