專(zhuān)利名稱(chēng)：基于虛擬磁鏈直接控制技術(shù)的靜止無(wú)功發(fā)生器控制算法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于虛擬磁鏈直接控制技術(shù)的靜止無(wú)功發(fā)生器控制算法，屬于電力系統(tǒng)自動(dòng)化產(chǎn)品及其電能質(zhì)量檢測(cè)、控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在應(yīng)對(duì)新能源開(kāi)發(fā)及電力系統(tǒng)規(guī)模不斷擴(kuò)大直流輸電技術(shù)中，換流站采用IGBT、IGCT等可關(guān)斷元件構(gòu)成換流站高壓直流輸電，向無(wú)源電網(wǎng)供電，具有靈活控制潮流和獨(dú)立調(diào)節(jié)兩端無(wú)功的優(yōu)點(diǎn)。在該類(lèi)變流器的控制算法中，基于虛擬磁鏈理論對(duì)有功和無(wú)功功率進(jìn)行直接控制和調(diào)整，能夠方便地維持直流電壓和系統(tǒng)頻率的穩(wěn)定，基于交流電壓反饋的控制，通過(guò)調(diào)節(jié)無(wú)功，提高電能質(zhì)量和系統(tǒng)的穩(wěn)定性，是變流器的一種良好的直接功率控制算法。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，各種非線性、沖擊性設(shè)備的使用給電網(wǎng)帶來(lái)了大量的諧波污染，由此帶來(lái)功率因數(shù)低，諧波污染嚴(yán)重，以及系統(tǒng)損耗加大等問(wèn)題。各種無(wú)功補(bǔ)償和諧波治理的FACTS設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生。靜止無(wú)功發(fā)生器等無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的補(bǔ)償性能決定于無(wú)功電流的檢測(cè)方法和補(bǔ)償電流的控制，當(dāng)前的檢測(cè)方法和控制算法面臨動(dòng)態(tài)性能差、計(jì)算量大、工程可行性較小等問(wèn)題。其根源在于采用了瞬時(shí)無(wú)功功率理論和相關(guān)檢測(cè)方法，或需要復(fù)雜的硬件電路，或需要繁瑣的數(shù)學(xué)計(jì)算。從瞬時(shí)有功和無(wú)功能量在變流器中傳遞的角度出發(fā)，以保持直流側(cè)電壓穩(wěn)定和調(diào)節(jié)無(wú)功功率為系統(tǒng)的控制目標(biāo)，結(jié)合直流輸電變流器中采用的虛擬磁鏈直接功率控制和無(wú)功功率調(diào)整技術(shù)，可以使治理諧波和補(bǔ)償無(wú)功設(shè)備的控制算法更加直觀、快速，簡(jiǎn)便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)效果能夠克服上述缺陷，提供一種基于虛擬磁鏈直接控制技術(shù)的靜止無(wú)功發(fā)生器控制算法，針對(duì)傳統(tǒng)靜止無(wú)功發(fā)生器檢測(cè)及控制算法硬件實(shí)現(xiàn)復(fù)雜、需要進(jìn)行大量數(shù)學(xué)運(yùn)算，影響系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的缺點(diǎn)，本發(fā)明從瞬時(shí)有功和無(wú)功能量在系統(tǒng)中傳遞的角度和直流側(cè)電容電壓波動(dòng)和產(chǎn)生有功損耗原理出發(fā)，以調(diào)節(jié)電網(wǎng)輸入的有功能量和保持直流側(cè)電壓母線穩(wěn)定為系統(tǒng)的控制目標(biāo)，提出虛擬磁鏈直接控制技術(shù)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:其包括如下步驟:(I)對(duì)直流側(cè)電壓采樣，取其周期平均值；(2)對(duì)該電壓進(jìn)行比例積分變換，得到有功損耗電流幅值；(3)有功損耗電流與電壓相乘得到有功功率參考值，系統(tǒng)側(cè)無(wú)功功率參考值為零；(4)通過(guò)虛擬磁鏈技術(shù)計(jì)算系統(tǒng)實(shí)際無(wú)功功率和變流器消耗有功功率，實(shí)際功率與參考值進(jìn)行滯環(huán)比較，通過(guò)開(kāi)關(guān)表直接控制變流器開(kāi)關(guān)狀態(tài)實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)荷的無(wú)功補(bǔ)償。通過(guò)虛擬磁鏈技術(shù)求出瞬時(shí)有功與無(wú)功，控制電網(wǎng)和變流器分別提供對(duì)應(yīng)的有功功率和無(wú)功功率，達(dá)到補(bǔ)償治理效果。采用直接功率控制技術(shù)可使得變流器具有高功率因數(shù)、低THD、算法及控制簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，即時(shí)解決負(fù)荷的無(wú)功及諧波補(bǔ)償。虛擬磁鏈直接控制技術(shù)具有以下特點(diǎn):(I)能夠分別獨(dú)立地快速控制有功功率和無(wú)功功率，維持直流側(cè)電壓和系統(tǒng)側(cè)頻率的穩(wěn)定。(2)通過(guò)測(cè)量變流器的交流電流、交流電壓和直流電壓的值并利用虛擬磁鏈模型直接控制傳輸功率的大小，具有計(jì)算量小，算法直觀，易于實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。


圖1為靜止無(wú)功發(fā)生器 的變流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；圖2為輸入空間劃分12扇區(qū)向量圖；圖3為采用虛擬磁鏈直接控制算法框圖；圖4為邏輯開(kāi)關(guān)表。
具體實(shí)施例方式圖1為靜止無(wú)功發(fā)生器使用的PWM變流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，按照PWM控制規(guī)律，要有效地對(duì)系統(tǒng)無(wú)功電流或者諧波電流進(jìn)行補(bǔ)償，變流器的直流側(cè)電容電壓就必須保持恒定。但是直流側(cè)電容電壓是波動(dòng)的，直流側(cè)電壓的變化可由兩部分引起:直流側(cè)與交流側(cè)的無(wú)功交換及補(bǔ)償裝置的損耗功率即有功交換。無(wú)功功率引起的電容電壓波動(dòng)，但其在一個(gè)周期內(nèi)的積分為零；但是電力電子器件開(kāi)斷不可避免地會(huì)消耗能量，有功功率的存在消耗電容上儲(chǔ)存的能量，使得電容電壓不斷下降。PWM變換器的控制目標(biāo)是使系統(tǒng)電流提供負(fù)荷的有功電流分量和補(bǔ)償裝置的損耗等有功電流分量，補(bǔ)償裝置發(fā)出的電流為系統(tǒng)的無(wú)功電流和諧波電流。為了穩(wěn)定直流側(cè)電壓，并且動(dòng)態(tài)補(bǔ)償負(fù)荷的無(wú)功功率，本發(fā)明采用基于虛擬磁鏈的直接功率控制算法對(duì)于系統(tǒng)瞬時(shí)有功功率和無(wú)功功率分別調(diào)節(jié)。虛擬磁鏈的概念由假設(shè)虛擬電機(jī)所引出，可以認(rèn)為線電壓Uab、Ubc和Uca是由虛擬
磁鏈所感應(yīng)產(chǎn)生的，滿足
權(quán)利要求
1.一種基于虛擬磁鏈直接控制技術(shù)的靜止無(wú)功發(fā)生器控制算法，其特征在于，包括如下步驟: (1)對(duì)直流側(cè)電壓采樣，取其周期平均值； (2)對(duì)該電壓進(jìn)行比例積分變換，得到有功損耗電流幅值； (3)有功損耗電流與電壓相乘得到有功功率參考值，系統(tǒng)側(cè)無(wú)功功率參考值為零； (4)通過(guò)虛擬磁鏈技術(shù)計(jì)算系統(tǒng)實(shí)際無(wú)功功率和變流器消耗有功功率，實(shí)際功率與參考值進(jìn)行滯環(huán)比較，通過(guò)開(kāi)關(guān)表直接控制變流器開(kāi)關(guān)狀態(tài)實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)荷的無(wú)功補(bǔ)償。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于虛擬磁鏈直接控制技術(shù)的靜止無(wú)功發(fā)生器控制算法。本發(fā)明的基于虛擬磁鏈直接控制技術(shù)的靜止無(wú)功發(fā)生器控制算法，包括如下步驟(1)對(duì)直流側(cè)電壓采樣，取其周期平均值；(2)對(duì)該電壓進(jìn)行比例積分變換，得到有功損耗電流幅值；(3)有功損耗電流與電壓相乘得到有功功率參考值，系統(tǒng)側(cè)無(wú)功功率參考值為零；(4)通過(guò)虛擬磁鏈技術(shù)計(jì)算系統(tǒng)實(shí)際無(wú)功功率和變流器消耗有功功率，實(shí)際功率與參考值進(jìn)行滯環(huán)比較，通過(guò)開(kāi)關(guān)表直接控制變流器開(kāi)關(guān)狀態(tài)實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)荷的無(wú)功補(bǔ)償。本發(fā)明通過(guò)虛擬磁鏈技術(shù)求出瞬時(shí)有功與無(wú)功，控制電網(wǎng)和變流器分別提供對(duì)應(yīng)的有功功率和無(wú)功功率，達(dá)到補(bǔ)償治理效果。
文檔編號(hào)H02J3/01GK103094907SQ201110341680
公開(kāi)日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2011年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月2日
發(fā)明者解大, 宋元鋒, 張延遲, 賈玉健, 張玉濤, 周長(zhǎng)金, 莊駿鵬, 何偉, 劉林泉, 王雷, 荊茂來(lái) 申請(qǐng)人:山東錦華電力設(shè)備有限公司