一种静止同步补偿器的补偿电流检测方法技术

本发明专利技术一种配电静止同步补偿器的补偿电流检测方法，针对补偿电流问题提出一种负荷控制策略用于负荷补偿时的谐波、无功和负序电流综合检测方法，该方法不需要采用锁相环电路获得同步旋转角，消除了锁相环给检测带来的不利影响，且在电网电压幅值不对称条件下实现了同步旋转角能实时跟踪电网电压基波正序频率的变化，即匀速旋转，达到了补偿电流准确检测的目的。

Compensation current detection method of static synchronous compensator

The invention relates to a compensating current distribution static synchronous compensator for compensating current detection method, this paper proposes a load control strategy for harmonic and reactive load compensation and comprehensive detection of the negative sequence current method, this method does not need to obtain synchronous rotation with the PLL circuit, eliminates the adverse effects brought to the detection of phase locked loop, and the voltage amplitude under the condition of asymmetric realizes the synchronous rotation angle can change track the grid voltage positive fundamental frequency, namely uniform rotation, to accurately detect the current of the compensation.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电流检测领域，特别涉及一种静止同步补偿器的补偿电流检测方法。
技术介绍
随着配电网中的非线性、冲击性和不平衡负荷的日益增多，配电网中的谐波污染、电压闪变、电压不平衡等电能质量问题也日益严重。给电力系统和重要的电力用户带来了不利影响，配电网电能质量控制刻不容缓。配电静止同步补偿器(负荷控制策略)是一种重要的用户电力装置，能综合地解决上述电能质量问题。补偿电流的检测和控制技术是负荷控制策略中的2项重要的核心技术，是负荷控制策略能否有效解决上述电能质量问题的关键因素。因此开展对补偿电流检测和控制技术的研究具有重要的意义。目前对谐波、无功和负序电流的检测大多基于瞬时无功功率理论的pq变换法及其改进方法和基于同步坐标变换的dq变换法，以及自适应检测法。自适应检测法存在计算延时长，不适合进行实时控制；传统的pq及dq检测法在电网电压不对称情况下会产生检测误差，然而在实际电网中，三相电压不对称是普遍存在的现象。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种静止同步补偿器的补偿电流检测方法，该方法计算简单，且能很好地检测出负荷电流中的谐波、无功和负序分量，满足负荷控制策略负荷补偿的要求。一种静止同步补偿器的补偿电流检测方法，包括如下步骤:1)利用虚拟对称三相系统的合成电压矢量形成旋转坐标系的基本思想。首先利用电网电压中的一相电压构造虚拟的对称三相系统。2)以a相电压为例，将a相电压延时60°并反相构成c相电压，由a、c相电压便可得到b相电压。3)设a相电压为式中：Uam为a相电压的幅值；为初相角。4)a相电压延时60°后并反相得到的c相电压为于是可得b相电压为5)用虚拟对称三相系统的合成电压矢量作为旋转坐标系的d轴，这样便能实现旋转坐标系的d轴能近似的等效实际的电网电压基波正序分量的合成矢量，旋转坐标能匀速旋转。因此，在电网电压不对称条件下仍能准确地检测出负荷电流中的谐波、无功和负序电流。如果考虑电网电压的畸变情况，可在虚拟对称三相系统的构建之前插入a相电压的基波提取电路，但这样做会增加控制系统的延时。在具体实现时，为了解决上述延时问题，可以采用信号预测的方法。6)“构造对称三相系统”部分采用的是前述的基于a相电压延时的虚拟对称三相系统构造方法。电流矢量在电压矢量下的投影中无功电流iq为零，有功电流id含有直流分量和交流分量。将id通过低通滤波器，可以得到同步电流的直流分量i，即为与电网电压矢量具有同步转速的分量，亦即负荷电流中的基波正序有功分量。7)通过反变换就可以得到谐波、无功和负序电流的基准信号式中：ilabc为三相负荷电流；Cdq/αβ为dq坐标到αβ坐标的变换矩阵；Cαβ/abc为αβ坐标到abc坐标的变换矩阵。8)基于功率平衡准则的补偿原理分析，利用本专利技术所提检测方法形成DSTATCM补偿电流指令信号对负荷进行补偿时，负荷电流中的谐波、无功和负序电流由负荷控制策略提供，系统只提供三相对称的正序基波有功电流，本检测方法形成补偿电流指令信号对负荷进行补偿不会导致电网电流畸变的恶化。9)考虑到负荷功率是由三相基波正序功率、负序有功功率和谐波功率构成。根据功率平衡准则，负荷消耗的负序有功功率和谐波功率成分须由负荷控制策略提供，因此负荷控制策略需要从电网吸收基波有功。再以负序和谐波功率的形式提供给负荷，因此系统提供的基波正序有功电流要大于负荷所需要的基波正序有功电流。负荷控制策略完成从电网吸收的基波有功功率转化为负荷所需的负序和谐波功率是由直流侧电容完成的。正是由于负荷控制策略直流侧电容的储能和能量转化作用，使得电源在补偿前后提供的功率是相等的，仍然满足通用瞬时功率理论，得到一种配电静止同步补偿器的补偿电流检测方法。有益效果本专利技术一种配电静止同步补偿器的补偿电流检测方法，针对补偿电流问题提出一种负荷控制策略用于负荷补偿时的谐波、无功和负序电流综合检测方法，该方法不需要采用锁相环电路获得同步旋转角，消除了锁相环给检测带来的不利影响，且在电网电压幅值不对称条件下实现了同步旋转角能实时跟踪电网电压基波正序频率的变化，即匀速旋转，达到了补偿电流准确检测的目的。具体实施例下面对本专利技术做进一步的阐述，但不是对本专利技术的限定。一种静止同步补偿器的补偿电流检测方法，包括如下步骤:1)利用虚拟对称三相系统的合成电压矢量形成旋转坐标系的基本思想。首先利用电网电压中的一相电压构造虚拟的对称三相系统。2)以a相电压为例，将a相电压延时60°并反相构成c相电压，由a、c相电压便可得到b相电压。3)设a相电压为式中：Uam为a相电压的幅值；为初相角。4)a相电压延时60°后并反相得到的c相电压为于是可得b相电压为5)用虚拟对称三相系统的合成电压矢量作为旋转坐标系的d轴，这样便能实现旋转坐标系的d轴能近似的等效实际的电网电压基波正序分量的合成矢量，旋转坐标能匀速旋转。因此，在电网电压不对称条件下仍能准确地检测出负荷电流中的谐波、无功和负序电流。如果考虑电网电压的畸变情况，可在虚拟对称三相系统的构建之前插入a相电压的基波提取电路，但这样做会增加控制系统的延时。在具体实现时，为了解决上述延时问题，可以采用信号预测的方法。6)“构造对称三相系统”部分采用的是前述的基于a相电压延时的虚拟对称三相系统构造方法。电流矢量在电压矢量下的投影中无功电流iq为零，有功电流id含有直流分量和交流分量。将id通过低通滤波器，可以得到同步电流的直流分量i，即为与电网电压矢量具有同步转速的分量，亦即负荷电流中的基波正序有功分量。7)通过反变换就可以得到谐波、无功和负序电流的基准信号式中：ilabc为三相负荷电流；Cdq/αβ为dq坐标到αβ坐标的变换矩阵；Cαβ/abc为αβ坐标到abc坐标的变换矩阵。8)基于功率平衡准则的补偿原理分析，利用本专利技术所提检测方法形成DSTATCM补偿电流指令信号对负荷进行补偿时，负荷电流中的谐波、无功和负序电流由负荷控制策略提供，系统只提供三相对称的正序基波有功电流，本检测方法形成补偿电流指令信号对负荷进行补偿不会导致电网电流畸变的恶化。9)考虑到负荷功率是由三相基波正序功率、负序有功功率和谐波功率构成。根据功率平衡准则，负荷消耗的负序有功功率和谐波功率成分须由负荷控制策略提供，因此负荷控制策略需要从电网吸收基波有功。再以负序和谐波功率的形式提供给负荷，因此系统提供的基波正序有功电流要大于负荷所需要的基波正序有功电流。负荷控制策略完成从电网吸收的基波有功功率转化为负荷所需的负序和谐波功率是由直流侧电容完成的。正是由于负荷控制策略直流侧电容的储能和能量转化作用，使得电源在补偿前后提供的功率是相等的，仍然满足通用瞬时功率理论，得到一种配电静止同步补偿器的补偿电流检测方法。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种静止同步补偿器的补偿电流检测方法，包括如下步骤:1)利用虚拟对称三相系统的合成电压矢量形成旋转坐标系的基本思想。首先利用电网电压中的一相电压构造虚拟的对称三相系统(只考虑电网电压的幅值不对称，而事实上这样做满足实际电网情况)；2)以a相电压为例，将a相电压延时60°并反相构成c相电压，由a、c相电压便可得到b相电压；3)设a相电压为式中：Uam为a相电压的幅值；为初相角。4)a相电压延时60°后并反相得到的c相电压为于是可得b相电压为5)用虚拟对称三相系统的合成电压矢量作为旋转坐标系的d轴，这样便能实现旋转坐标系的d轴能近似的等效实际的电网电压基波正序分量的合成矢量，旋转坐标能匀速旋转；因此，在电网电压不对称条件下仍能准确地检测出负荷电流中的谐波、无功和负序电流。如果考虑电网电压的畸变情况，可在虚拟对称三相系统的构建之前插入a相电压的基波提取电路，但这样做会增加控制系统的延时。在具体实现时，为了解决上述延时问题，可以采用信号预测的方法。6)“构造对称三相系统”部分采用的是前述的基于a相电压延时的虚拟对称三相系统构造方法。电流矢量在电压矢量下的投影中无功电流iq为零，有功电流id含有直流分量和交流分量。将id通过低通滤波器，可以得到同步电流的直流分量i，即为与电网电压矢量具有同步转速的分量，亦即负荷电流中的基波正序有功分量；7)通过反变换就可以得到谐波、无功和负序电流的基准信号i*Cabc。式中：ilabc为三相负荷电流；Cdq/αβ为dq坐标到αβ坐标的变换矩阵；Cαβ/abc为αβ坐 标到abc坐标的变换矩阵；8)基于功率平衡准则的补偿原理分析，利用本专利技术所提检测方法形成DSTATCM补偿电流指令信号对负荷进行补偿时，负荷电流中的谐波、无功和负序电流由负荷控制策略提供，系统只提供三相对称的正序基波有功电流，本检测方法形成补偿电流指令信号对负荷进行补偿不会导致电网电流畸变的恶化；9)考虑到负荷功率是由三相基波正序功率、负序有功功率和谐波功率构成。根据功率平衡准则，负荷消耗的负序有功功率和谐波功率成分须由负荷控制策略提供，因此负荷控制策略需要从电网吸收基波有功。再以负序和谐波功率的形式提供给负荷，因此系统提供的基波正序有功电流要大于负荷所需要的基波正序有功电流。负荷控制策略完成从电网吸收的基波有功功率转化为负荷所需的负序和谐波功率是由直流侧电容完成的。正是由于负荷控制策略直流侧电容的储能和能量转化作用，使得电源在补偿前后提供的功率是相等的，仍然满足通用瞬时功率理论，得到一种配电静止同步补偿器的补偿电流检测方法。...

【技术特征摘要】
1.一种静止同步补偿器的补偿电流检测方法，包括如下步骤:1)利用虚拟对称三相系统的合成电压矢量形成旋转坐标系的基本思想。首先利用电网电压中的一相电压构造虚拟的对称三相系统(只考虑电网电压的幅值不对称，而事实上这样做满足实际电网情况)；2)以a相电压为例，将a相电压延时60°并反相构成c相电压，由a、c相电压便可得到b相电压；3)设a相电压为式中：Uam为a相电压的幅值；为初相角。4)a相电压延时60°后并反相得到的c相电压为于是可得b相电压为5)用虚拟对称三相系统的合成电压矢量作为旋转坐标系的d轴，这样便能实现旋转坐标系的d轴能近似的等效实际的电网电压基波正序分量的合成矢量，旋转坐标能匀速旋转；因此，在电网电压不对称条件下仍能准确地检测出负荷电流中的谐波、无功和负序电流。如果考虑电网电压的畸变情况，可在虚拟对称三相系统的构建之前插入a相电压的基波提取电路，但这样做会增加控制系统的延时。在具体实现时，为了解决上述延时问题，可以采用信号预测的方法。6)“构造对称三相系统”部分采用的是前述的基于a相电压延时的虚拟对称三相系统构造方法。电流矢量在电压矢量下的投影中无功电流iq为零，有功电流id含有直流分量和交流分量。将id通过低通滤波器，可以得到同步电流的直流分量i，即...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海涛，
申请(专利权)人：桂林市君威机电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广西;45