一种统一电能质量调节器网侧电流平衡控制方法技术

一种统一电能质量调节器网侧电流平衡控制方法，该方法包括以下步骤：将三相电网电压、负载电压、负载电流由三相ABC交流坐标系变换到两相dq旋转坐标系，坐标变换需要的相位信息由对电网电压的锁相获得；坐标变换后，得到电网电压、负载电压及负载电流的交流分量和直流分量，经低通滤波器后，滤除变量中的交流分量；根据滤波后的直流分量计算网侧电流基波幅值；将网侧电流基波幅值与直流母线电压调节结果叠加得到三相网侧基准电流幅值。本发明专利技术方法不仅能够改善网侧三相电流平衡度、减小直流母线电压波动，还能提高系统的动态响应速度，克服了直流母线电压环对稳态控制效果差及动态响应速度慢的缺点。

【技术实现步骤摘要】
一种统一电能质量调节器网侧电流平衡控制方法
本专利技术涉及电力电子领域和电力系统领域，尤其涉及一种统一电能质量调节器网侧电流平衡控制方法，用于对电网电能质量进行控制。
技术介绍
目前，国内的低压配电系统广泛的采用三相四线制，这种系统三相之间可以相互独立运行。三相回路带不平衡负载时，网侧三相电流也会出现不平衡状态，导致网侧中线流过电流，负载不平衡程度越大，网侧中线电流就越大。三相四线制系统中，一般会选择网侧中线作为主电路和控制电路的参考地，网侧中线有电流流过时，中线电位不为零，导致参考地发生偏移，不仅影响控制精度和效果，还会使三相电压出现不平衡状态，导致相电压不同程度的高于或低于额定电压，造成用电设备的损坏。统一电能质量调节器(UnifiedPowerQualityConditioner,UPQC)系统中为了克服不平衡负载对网侧中线电位偏移的影响，要求对网侧电流加以控制，使三相网侧电流在不平衡负载状态下保持平衡的状态。当UPQC带不平衡最为严重的单相负载时，直流母线电压波动最大。在现有控制技术中，UPQC只是通过单一调节直流母线电压方法来实现网侧三相电流的平衡，该控制方法的缺陷体现在稳态和动态两方面。稳态方面：由于系统只带单相负载，直流母线电压会出现较大的波动，而直流电压的控制结果是网侧电流幅值基准，这会直接影响到网侧三相电流的平衡度。如果母线电压波动超出一定范围还会影响负载电压的控制效果，降低整个系统的运行稳定度和运行指标；动态方面：一般直流母线电压为外环所控制，其控制环路的带宽较低，会造成系统动态响应速度较慢。为了克服UPQC现有控制技术中直流母线电压环在所述稳态与动态两方面的缺点，本专利技术提出了一种基于负载基波有功电流配比补偿算法，将所述算法与直流母线电压外环叠加，不仅可以保证不平衡负载时网侧电流的平衡控制，减小直流母线电压波动，还可以保证系统具有较快的动态响应速度。本专利技术方法具有很重要的学术价值和非常广阔的应用前景。
技术实现思路
本专利技术目的在于解决UPQC现有控制技术中直流母线电压环对网侧三相电流平衡度控制效果差、直流母线电压波动大以及动态响应速度慢的问题，提供一种统一电能质量调节器网侧电流平衡控制方法，尤其是在不平衡负载条件下，本专利技术方法优势更为明显。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：一种统一电能质量调节器网侧电流平衡控制方法，该方法包括以下步骤：步骤1，将三相电网电压vSabc、三相负载电压vLabc和三相负载电流iLabc由三相静止ABC交流坐标系变换到两相dq旋转坐标系，坐标变换需要的相位信息ωt由对三相电网电压vSabc的锁相(Phase-LockedLoop,PLL)得到；步骤2，坐标变换后，电网电压为负载电压为负载电流为经低通滤波器后，滤除变量中的交流分量和其中和为直流量，代表基波有功功率；和为交流分量，代表谐波成分；步骤3，根据滤波后的直流分量和根据网侧基波有功功率与负载基波有功功率相等计算网侧电流基波幅值和分别代表电网电压基波幅值、负载电压基波幅值和负载电流基波幅值；步骤4，直流母线电压经PI调节器调节后得到其目的是为稳定母线电压及维持系统内部损耗；步骤5，负载基波有功电流配比补偿算法具体为：将网侧电流基波幅值与直流母线调节结果叠加得到三相网侧基准电流幅值Idef。由于采用上述技术方案，本专利技术提供的一种统一电能质量调节器网侧电流平衡控制方法，与现有技术相比具有这样的有益效果：本专利技术方法不仅能够改善网侧三相电流平衡度、减小直流母线电压波动，还能提高系统的动态响应速度，克服了现有控制技术中直流母线电压环对稳态控制效果差及动态响应速度慢的缺点。本专利技术可实现负载平衡及100％不平衡条件下的网侧电流三相平衡输入，从而使网侧中线电流为零，不会产生因带不平衡负载而引起的网侧中性点电位偏移，克服了UPQC现有控制技术中直流母线电压波动大、网侧电流不平衡度差及动态响应速度慢的缺点。附图说明图1为三相四线制UPQC电路拓扑图；图2为本专利技术方法的串联变换器控制原理图；图3为本专利技术方法的并联变换器控制原理图；图4为现有技术中的单相负载时网侧电流仿真图；图5为本专利技术方法的单相负载时网侧电流仿真图；图6为现有技术中的网侧与负载侧中线电流仿真图；图7为本专利技术方法的网侧与负载侧中线电流仿真图；图8为现有技术中的单相负载时直流母线电压仿真图；图9为本专利技术方法的单相负载时直流母线电压仿真图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的技术方案，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。本专利技术的一种统一电能质量调节器网侧电流平衡控制方法，该方法包括以下步骤：步骤1，将三相电网电压vSa、vSb、vSc，三相负载电压vLa、vLb、vLc，三相负载电流iLa、iLb、iLc由三相静止ABC交流坐标系变换到两相dq旋转坐标系，坐标变换需要的相位信息ωt由对三相电网电压vSa、vSb、vSc的锁相(PLL)得到；为了更清晰的阐述本专利技术控制方法的工作原理，现以三相四相制UPQC为例，其电路拓扑图如图1所示。在电路拓扑图中，串联变换器由第一IGBT器件Q1～第六IGBT器件Q6组成，通过变压器Trabc串联在主路中；并联变换器由第七IGBT器件Q7～第十二IGBT器件Q12组成，通过电感Lpar并联到主路中。vSa、vSb和vSc为三相电网电压；iSa、iSb和iSc为三相电网电流；Sa、Sb和Sc为主路三相反并联可控硅；Ls和Cs为输入滤波电感和输入滤波电容，用来消除电网中的高次谐波；Lsera、Lserb和Lserc为串联变换器滤波电感；isera、iserb和iserc为串联变换器输出电流；Lpara、Lparb和Lparc以及Cpara、Cparb和Cparc分别为并联变换器的滤波电感和滤波电容；ipara、iparb和iparc为并联变换器输出电流；Cdc1和Cdc2分别为直流正负母线电容；vLa、vLb和vLc为三相负载电压；iLa、iLb和iLc为三相负载电流；Za、Zb和Zc为系统输出负载；变压器Tra、Trb和Trc与主路相连侧为一次侧，与变换器相连侧为二次侧。串联变换器被控制为一个正弦电流源，直接控制网侧电流，使其与电网电压同频同相，实现单位功率因数，同时稳定直流母线电压；并联变换器被控制为一个正弦电压源，直接控制负载电压使其为稳定纯净的正弦电压。串联变换器具有电流源的特性，其输出阻抗对电压谐波较大，隔断了电网与负载之间的相互污染；并联变换器具有电压源的特性，其输出阻抗对电流谐波较小，为负载提供所需无功和谐波。设三相平衡电网电压幅值为Vm，基波角频率为ω，则三相电网电压可以表示为：由三相静止ABC坐标系变换到两相旋转dq坐标系，具体为：其中ωt由对电网电压的锁相(PLL)获得。步骤2，坐标变换后，电网电压为负载电压为负载电流为经低通滤波器后，滤除变量中的交流分量和图2为本专利技术方法的串联变换器控制原理图，虚线框内为本专利技术的负载基波有功电流配比补偿算法，而现有技术中并不包含本
技术实现思路
，只包含一个直流母线电压外环。三相电网电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种统一电能质量调节器网侧电流平衡控制方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤1，将三相电网电压(v

【技术特征摘要】
1.一种统一电能质量调节器网侧电流平衡控制方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤1，将三相电网电压(vSabc)、三相负载电压(vLabc)和三相负载电流(iLabc)由三相静止ABC交流坐标系变换到两相dq旋转坐标系，三相静止ABC交流坐标系变换到两相dq旋转坐标系，具体为：坐标变换需要的相位信息(ωt)由对三相电网电压(vSabc)的锁相得到；步骤2，坐标变换后，电网电压为负载电压为负载电流为可表示为：

【专利技术属性】
技术研发人员：张纯江，赵晓君，柴秀慧，阚志忠，董洁，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13