專(zhuān)利名稱(chēng)：一種零有功注入的統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器電壓暫降補(bǔ)償方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器電壓暫降(暫升)補(bǔ)償控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種零有功注入的統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器電壓暫降(暫升)補(bǔ)償方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代工業(yè)、商業(yè)和居民用電設(shè)備，如高性能辦公設(shè)備、精密實(shí)驗(yàn)儀器、變頻調(diào)速設(shè)備、可編程邏輯控制器、各種自動(dòng)生產(chǎn)線以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等對(duì)電源特性變化的敏感性呈逐年上升趨勢(shì)；同時(shí)，電能質(zhì)量問(wèn)題越來(lái)越復(fù)雜，由電能質(zhì)量擾動(dòng)引起的損失日趨增加。因此，為了提高供電質(zhì)量、降低因電能質(zhì)量問(wèn)題對(duì)用戶(hù)造成的損失、保護(hù)用戶(hù)利益、營(yíng)造良好的投資環(huán)境，采用先進(jìn)的電能質(zhì)量調(diào)控技術(shù)成為未來(lái)電力供應(yīng)的發(fā)展趨勢(shì)之一。統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器(Unified Power Quality Conditioner, UPQC)作為一種能最有效解決非線性敏感負(fù)荷綜合電能質(zhì)量問(wèn)題的補(bǔ)償裝置而備受關(guān)注。UPQC不僅能解決由非線性、不對(duì)稱(chēng)負(fù)載帶來(lái)的無(wú)功、諧波電流以及不平衡問(wèn)題，同樣可以為敏感負(fù)荷提供更為優(yōu)質(zhì)的供電電壓，從而使其免于受到系統(tǒng)電壓暫降或暫升、諧波電壓以及閃變等帶來(lái)的影響。UPQC主電路基本結(jié)構(gòu)如

圖1所示，由串聯(lián)換流器，并聯(lián)換流器，串聯(lián)變壓器以及旁路開(kāi)關(guān)組成。主電路采用“左串右并”的連接形式，即工作時(shí)，并聯(lián)換流器接于負(fù)荷側(cè)，主要用于補(bǔ)償諧波電流、無(wú)功電流和不平衡電流，同時(shí)維持兩個(gè)換流器之間的公關(guān)直流電壓恒定；串聯(lián)換流器接于系統(tǒng)側(cè)，具有維持負(fù)載公共聯(lián)接點(diǎn)處電壓幅值、抑制電壓波動(dòng)和補(bǔ)償電壓諧波的功能。這樣的好處主要在于避免了串聯(lián)換流器免于受到負(fù)載電流質(zhì)量問(wèn)題的影響，同時(shí)并聯(lián)換流器免于受到系統(tǒng)電壓質(zhì)量問(wèn)題的影響。通常UPQC被簡(jiǎn)單的看作擁有公共直流母線的兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的補(bǔ)償裝置。因?yàn)?，普遍的認(rèn)為電壓質(zhì)量問(wèn)題應(yīng)由串聯(lián)部分解決，電流質(zhì)量問(wèn)題則由并聯(lián)部分解決，這無(wú)異于扼殺了 UPQC的整體性。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生電壓暫降或電壓暫升時(shí)，采用傳統(tǒng)的串聯(lián)側(cè)補(bǔ)償電壓暫降或暫升，同時(shí)并聯(lián)側(cè)提供直流電壓支撐的方法可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)電壓更大程度的暫降。而采用完全獨(dú)立串聯(lián)、并聯(lián)兩個(gè)換流器補(bǔ)償電壓暫降時(shí)會(huì)帶來(lái)補(bǔ)償持續(xù)時(shí)間的不確定以及補(bǔ)償后恢復(fù)重啟等復(fù)雜問(wèn)題。利用最小能量補(bǔ)償?shù)姆椒m然可以一定程度上提高補(bǔ)償持續(xù)時(shí)間，但其作用終歸有限，而能否實(shí)現(xiàn)零有功注入的補(bǔ)償條件更受限于電壓暫降或暫升的深度以及負(fù)載功率因數(shù)等。然而，一旦UPQC串并聯(lián)換流器經(jīng)過(guò)一系列控制及算法實(shí)現(xiàn)不受負(fù)載功率因數(shù)以及電壓暫降深度約束的零有功注入補(bǔ)償，不僅可以避免敏感負(fù)荷受到電壓暫降或暫升的影響，并且對(duì)裝置的補(bǔ)償能力及穩(wěn)定性都有很大程度的提升。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器電壓暫降(暫升)補(bǔ)償方法，用于實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器不受負(fù)載功率因數(shù)以及暫升或暫降深度約束的零有功注入補(bǔ)償。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的技術(shù)方案是，一種零有功注入的統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器電壓暫降/暫升補(bǔ)償方法，其特征是所述方法包括:
步驟1:采樣系統(tǒng)電壓，分別根據(jù)系統(tǒng)電壓的A相系統(tǒng)電壓Ua、B相系統(tǒng)電壓Ub和C相系統(tǒng)電壓U。構(gòu)建虛擬系統(tǒng)電壓，包括:由A相系統(tǒng)電壓Ua分別計(jì)算B相虛擬電壓Ubas和C相虛擬電壓Ucas,構(gòu)建第一組虛擬系統(tǒng)電壓；由B相系統(tǒng)電壓Ub分別計(jì)算A相虛擬電壓Uabs和C相虛擬電壓Ucbs,構(gòu)建第二組虛擬系統(tǒng)電壓；由C相系統(tǒng)電壓U。分別計(jì)算A相虛擬電壓Uacs和B相虛擬電壓Ubcs,構(gòu)建第三組虛擬系統(tǒng)電壓；步驟2:根據(jù)第一組虛擬系統(tǒng)電壓、第二組虛擬系統(tǒng)電壓或者第三組虛擬系統(tǒng)電壓判斷系統(tǒng)電壓是否發(fā)生暫降或者暫升，如果系統(tǒng)電壓發(fā)生暫降或者暫升，則分別計(jì)算系統(tǒng)補(bǔ)償電壓的三相電壓和系統(tǒng)補(bǔ)償電流的d'軸和q'軸分量；其中，d'軸與補(bǔ)償后的負(fù)載電壓的A相電壓矢量重合，q'軸垂直且超前于d'軸；步驟3:根據(jù)計(jì)算得到的系統(tǒng)補(bǔ)償電壓對(duì)統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器串聯(lián)換流器的輸出電壓進(jìn)行調(diào)制，使統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器串聯(lián)換流器的輸出電壓的三相電壓分別等于系統(tǒng)補(bǔ)償電壓的三相電壓；將計(jì)算得到的系統(tǒng)補(bǔ)償電流的d'軸和q'軸分量作為基準(zhǔn)值，生成相應(yīng)的并聯(lián)換流器調(diào)制電壓，從而使并聯(lián)換流器輸出電流的d'軸和q'軸分量等于系統(tǒng)補(bǔ)償電流的d'軸和q'軸分量。所述根據(jù)第一組虛擬系統(tǒng)電壓、第二組虛擬系統(tǒng)電壓或者第三組虛擬系統(tǒng)電壓判斷系統(tǒng)電壓是否發(fā)生暫降或者暫升具體是:步驟101:對(duì)第一組虛擬 系統(tǒng)電壓、第二組虛擬系統(tǒng)電壓或第三組虛擬系統(tǒng)電壓進(jìn)行dq變換，再經(jīng)濾波器濾除高頻分量后保留直流分量，得到虛擬系統(tǒng)電壓的d軸和q軸分量；其中，d軸與系統(tǒng)電壓的A相電壓矢量重合，q軸垂直且超前于d軸；步驟102:當(dāng)虛擬系統(tǒng)電壓d軸分量平均值低于其額定值的90%時(shí)，則系統(tǒng)電壓發(fā)生電壓暫降；當(dāng)虛擬系統(tǒng)電壓d軸分量平均值高于其額定值的110%時(shí)，則系統(tǒng)電壓發(fā)生暫升。當(dāng)系統(tǒng)電壓發(fā)生暫降時(shí)，計(jì)算系統(tǒng)補(bǔ)償電壓的三相電壓具體是:步驟201:分別計(jì)算第一組虛擬系統(tǒng)電壓、第二組虛擬系統(tǒng)電壓和第三組虛擬系
統(tǒng)電壓的補(bǔ)償電壓；其中，各組虛擬系統(tǒng)電壓的補(bǔ)償電壓的相電壓幅值為
權(quán)利要求
1.一種零有功注入的統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器電壓暫降/暫升補(bǔ)償方法，其特征是所述方法包括: 步驟1:采樣系統(tǒng)電壓，分別根據(jù)系統(tǒng)電壓的A相系統(tǒng)電壓Ua、B相系統(tǒng)電壓Ub和C相系統(tǒng)電壓U。構(gòu)建虛擬系統(tǒng)電壓，包括: 由A相系統(tǒng)電壓Ua分別計(jì)算B相虛擬電壓Ubas和C相虛擬電壓Ucas，構(gòu)建第一組虛擬系統(tǒng)電壓； 由B相系統(tǒng)電壓Ub分別計(jì)算A相虛擬電壓Uabs和C相虛擬電壓Ucbs,構(gòu)建第二組虛擬系統(tǒng)電壓； 由C相系統(tǒng)電壓U。分別計(jì)算A相虛擬電壓Uacs和B相虛擬電壓Ubcs,構(gòu)建第三組虛擬系統(tǒng)電壓； 步驟2:根據(jù)第一組虛擬系統(tǒng)電壓、第二組虛擬系統(tǒng)電壓或者第三組虛擬系統(tǒng)電壓判斷系統(tǒng)電壓是否發(fā)生暫降或者暫升，如果系統(tǒng)電壓發(fā)生暫降或者暫升，則分別計(jì)算系統(tǒng)補(bǔ)償電壓的三相電壓和系統(tǒng)補(bǔ)償電流的d'軸和q'軸分量；其中，d'軸與補(bǔ)償后的負(fù)載電壓的A相電壓矢量重合，q'軸垂直且超前于d'軸； 步驟3:根據(jù)計(jì)算得到的系統(tǒng)補(bǔ)償電壓對(duì)統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器串聯(lián)換流器的輸出電壓進(jìn)行調(diào)制，使統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器串聯(lián)換流器的輸出電壓的三相電壓分別等于系統(tǒng)補(bǔ)償電壓的三相電壓；將計(jì)算得到的系統(tǒng)補(bǔ)償電流的d'軸和q'軸分量作為基準(zhǔn)值，生成相應(yīng)的并聯(lián)換流器調(diào)制電壓，從而使并聯(lián)換流器輸出電流的d'軸和q'軸分量等于系統(tǒng)補(bǔ)償電流的d'軸和q'軸分量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述根據(jù)第一組虛擬系統(tǒng)電壓、第二組虛擬系統(tǒng)電壓或者第三組虛擬系統(tǒng)電壓判斷系統(tǒng)電壓是否發(fā)生暫降或者暫升具體是: 步驟101:對(duì)第一組虛擬系統(tǒng)電壓、第二組虛擬系統(tǒng)電壓或第三組虛擬系統(tǒng)電壓進(jìn)行dq變換，再經(jīng)濾波器濾除高頻分量后保留直流分量，得到虛擬系統(tǒng)電壓的d軸和q軸分量；其中，d軸與系統(tǒng)電壓的A相電壓矢量重合，q軸垂直且超前于d軸； 步驟102:當(dāng)虛擬系統(tǒng)電壓d軸分量平均值低于其額定值的90%時(shí)，則系統(tǒng)電壓發(fā)生電壓暫降；當(dāng)虛擬系統(tǒng)電壓d軸分量平均值高于其額定值的110%時(shí)，則系統(tǒng)電壓發(fā)生暫升。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征是當(dāng)系統(tǒng)電壓發(fā)生暫降時(shí)，計(jì)算系統(tǒng)補(bǔ)償電壓的三相電壓具體是: 步驟201:分別計(jì)算第一組虛擬系統(tǒng)電壓、第二組虛擬系統(tǒng)電壓和第三組虛擬系統(tǒng)電壓的補(bǔ)償電壓；其中，各組虛擬系統(tǒng)電壓的補(bǔ)償電壓的相電壓幅值為
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征是當(dāng)系統(tǒng)電壓發(fā)生暫降時(shí)，計(jì)算系統(tǒng)補(bǔ)償電流的d'軸和q'軸分量具體是: 步驟301:根據(jù)負(fù)載電流的基波分量計(jì)算系統(tǒng)補(bǔ)償電流的基波分量，其計(jì)算公式為
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征是當(dāng)系統(tǒng)電壓發(fā)生暫升時(shí)，計(jì)算系統(tǒng)補(bǔ)償電壓的三相電壓具體是: 步驟401:分別計(jì)算第一組虛擬系統(tǒng)電壓、第二組虛擬系統(tǒng)電壓和第三組虛擬系統(tǒng)電壓的補(bǔ)償電壓；其中，各組虛擬系統(tǒng)電壓的補(bǔ)償電壓的每相電壓的幅值為
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征是當(dāng)系統(tǒng)電壓發(fā)生暫升時(shí)，計(jì)算系統(tǒng)補(bǔ)償電流的d'軸和q'軸分量具體是: 步驟501:根據(jù)負(fù)載電流的基波分量計(jì)算系統(tǒng)補(bǔ)償電流的基波分量，其計(jì)算公式為
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器電壓暫降補(bǔ)償控制技術(shù)領(lǐng)域中的一種零有功注入的統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器電壓暫降補(bǔ)償控制方法。該方法通過(guò)協(xié)調(diào)控制統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器的串聯(lián)換流器的輸出電壓及并聯(lián)換流器的輸出電流，實(shí)現(xiàn)了零有功注入的電壓暫降(暫升)補(bǔ)償。此補(bǔ)償控制方法簡(jiǎn)單可行，實(shí)現(xiàn)了裝置電壓暫降(暫升)的持久以及連續(xù)的補(bǔ)償，提高了裝置補(bǔ)償?shù)目煽啃?；避免了電壓暫?暫升)補(bǔ)償過(guò)程中有功注入帶來(lái)的直流電壓欠壓或過(guò)壓的問(wèn)題且無(wú)需補(bǔ)償后裝置恢復(fù)或重啟的過(guò)程，提高了裝置的穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)H02J3/18GK103199539SQ201310074730
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月8日
發(fā)明者徐云飛, 肖湘寧, 徐永海, 龍?jiān)撇? 于寶來(lái) 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)