一种基于功率协调分配的UPQC控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于功率协调分配的UPQC控制方法及装置，本发明专利技术首先基于容量均分原则提出了UPQC的功率控制策略，使串联变流器与并联变流器均分承担负荷功率，充分发挥了串联变流器的作用。同时考虑到当电源电压跌落过大时系统有功环流增加，从而增大了串、并联变流器的容量负担和损耗，本发明专利技术进一步提出了电源电压跌落过大情况下基于无功补偿的UPQC功率控制策略，通过控制串联变流器的补偿电压相量始终垂直于电源电流相量，使串联变流器只发出无功功率，并联变流器从直流侧储能单元吸收能量与电源共同承担负载有功功率，从而达到了消除有功环流的目的，且此时串、并联变流器输出的无功功率依然遵循均分原则。

A UPQC control method and device based on power coordinated allocation

The invention provides a power allocation method and device based on UPQC control, the invention firstly proposed based on the principle of sharing the capacity of UPQC power control strategy, the series converter and parallel converter. Take the load power, give full play to the role of the series converter. At the same time taking into account when the power supply voltage drop is too large when the system power circulation increased, thereby increasing the series and shunt converter capacity burden and loss, the invention further provides the power supply voltage drops over case UPQC power reactive compensation control strategy based on the control of converter series compensating voltage phasor is always perpendicular to the current power supply the phasor series converter only generate reactive power, DC side parallel converter from the storage unit to absorb energy and power shared load active power, so as to achieve the elimination of active circulation, and the reactive power series and parallel converter output still follow the principle of sharing.

【技术实现步骤摘要】
一种基于功率协调分配的UPQC控制方法及装置
本专利技术属于统一电能质量调节器(UPQC)功率控制
，特别涉及一种基于功率协调分配的UPQC控制方法及装置。
技术介绍
随着分布式电源的接入和电力电子技术的发展，现代配电系统的电源与负荷结构发生了重大变化。一方面，大量分布式电源接入配电网造成电压波动、电压暂降等多种电能质量问题；另一方面，一些非线性、冲击性负荷对供电电能质量造成严重的干扰和污染。为了解决配电网中日趋严重的电能质量问题，近年来以电力电子技术、微处理技术和控制技术等高新技术为核心的用户电力技术，为解决该问题提供了一条切实可行的途径。在有源滤波器基础上，统一电能质量调节器(Unifiedpowerqualityconditioner，UPQC)结合了串联型和并联型有源滤波器两者的功能，可以同时保证负载侧的电压质量和系统侧的电流质量，是功能最为全面的DFACTS(DistributionflexibleACtransmissionsystem)技术装置，将是未来高效治理和改善电能质量问题的首选模式。UPQC采用串联变流器和并联变流器结合的结构形式，直流侧采用储能电容或蓄电池等连接。其中串联变流器的行为类似受控电压源，通常用于解决电压质量问题；而并联变流器的行为类似受控电流源，通常解决电流质量问题，两者通过直流侧进行功率交换，但功能相对独立。由于在UPQC控制方法中，串联变流器多数时间处于闲置状态，只有当电源侧电压突发电压暂降等电能质量问题时，才投入运行，而并联变流器需要进行负载无功补偿和谐波消除，通常工作在重载状态下，负载功率在串、并联变流器分配不合理，采用容量均分原则使串联变流器和并联变流器均分承担负荷功率，充分发挥了串联换流器的作用，减轻了并联变流器的无功功率负担。中国杂志《电网技术》第37卷第1期名称为《电压质量调节器功率流协调控制策略》公开了串联变流器和并联变流器共同分担负载无功功率的控制方法，该文件中指出电源电压正常和电压暂降时，串联变流器和并联变流器产生的有功功率相等，此时，系统内会产生有功环流，但是此时的有功环流对系统的影响较小，允许该环流的存在，同时为了减小并联变流器的无功补偿负担，令串联变流器和并联变流器产生的无功功率相等，即由串联变流器和并联变流器各分担负载无功功率的一半，实现了串、并联变流器的协调配合控制。但是以上控制策略只适用于电压正常和电源电压跌落深度较低时的情况，若电源电压进一步跌落，系统有功环流增加，将会影响电网系统的稳定运行，以上策略无法抑制有功环流，因此不再适用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于功率协调分配的UPQC控制方法及装置，用于解决现有方法在电源电压跌落过大时，系统有功环流增加对系统稳定运行造成影响的问题。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种基于功率协调分配的UPQC控制方法，包括如下步骤：1)计算电源电压跌落深度，当电源电压跌落深度过大时，控制串联变流器只输出无功功率，使串联变流器和并联变流器共同承担负载无功功率；2)根据负载电压幅值、负载电流幅值及串、并联变流器承担的无功功率的大小计算串联变流器的补偿参数和并联变流器的补偿参数；3)根据串联变流器补偿参数和并联变流器补偿参数对串联变流器和并联变流器分别进行控制。进一步地，串联变流器和并联变流器共同承担的无功功率相等，分别为负载无功功率的一半。进一步地，所述电源电压跌落深度用电源电压跌落系数k表示，当电源电压跌落系数k小于电源电压跌落系数设定值时表示电源电压跌落深度过大，其中，电源电压跌落系数指电源电压跌落值与电源额定电压的比值。进一步地，当电源电压跌落系数k大于电源电压跌落系数设定值时，控制串联变流器和并联变流器的无功功率成比例分配，有功功率均分分配，并计算串联变流器补偿参数和并联变流器补偿参数，将串联变流器补偿参数和并联变流器补偿参数分别经过相应的变换进行补偿控制。进一步地，所述串联变流器的补偿参数是串联变流器的补偿电压矢量，所述并联变流器的补偿参数是并联变流器的补偿电流矢量。进一步地，所述串联变流器和并联变流器的无功功率成比例分配根据串联变流器和并联变流器的容量进行计算，当容量相等时，串联变流器和并联变流器的无功功率均分，有功功率也均分；当容量不相等时，串联变流器和并联变流器的无功功率成比例，有功功率也均分。进一步地，当电源电压跌落系数小于设定值时，所述串联变流器补偿电压矢量和并联变流器的补偿电流矢量的表达式为：其中，δ为电源电压跌落系数小于设定值时的功率角，VS′为跌落的电源电压，VL′为补偿后的负载电压，k为电源电压跌落系数，V′sr为串联变流器补偿电压矢量，I′sh为并联变流器补偿电流矢量，为功率因数角，IL′为补偿后的负载电流，IS′为补偿后的电源电流，β为跌落的电源电压与补偿后的负载电流之间的夹角。进一步地，当电源电压跌落系数大于设定值时，所述串联变流器补偿电压矢量和并联变流器的补偿电流矢量的表达式为：其中，δ为电源电压跌落系数小于设定值时的功率角，VS为正常情况下的电源电压，VS′为跌落的电源电压，VL′为补偿后的负载电压，k为电源电压跌落系数，n0为k的倒数，V′sr为串联变流器补偿电压矢量，I′sh为并联变流器补偿电流矢量，为功率因数角，IL′为补偿后的负载电流，IS′为补偿后的电源电流，β为跌落的电源电压与补偿后的负载电流之间的夹角。本专利技术还提供了一种基于功率协调分配的UPQC控制装置，包括如下单元：电源电压跌落深度计算单元：用于计算电源电压跌落深度，当电源电压跌落深度过大时，控制串联变流器只输出无功功率，使串联变流器和并联变流器共同承担负载无功功率；串、并联变流器补偿参数计算单元：用于根据负载电压幅值、负载电流幅值及串、并联变流器承担的无功功率的大小计算串联变流器的补偿参数和并联变流器的补偿参数；补偿控制单元：用于将串联变流器补偿参数和并联变流器补偿参数分别经过相应的变换进行补偿控制。进一步地，串联变流器和并联变流器共同承担的无功功率相等，分别为负载无功功率的一半。本专利技术的有益效果是：本专利技术的基于功率协调分配的UPQC控制方法，计算电源电压跌落深度，当电源电压跌落深度过大时，控制串联变流器只输出无功功率，使串联变流器和并联变流器共同承担负载无功功率；根据负载电压幅值、负载电流幅值及串、并联变流器承担的无功功率的大小计算串联变流器的补偿电压矢量和并联变流器的补偿电流数量；将得到的电压矢量和电流矢量经过相应的变换得到串联变流器补偿电压和并联变流器补偿电流，完成基于功率分配的UPQC无功控制方法。其中通过控制串联变流器的补偿电压相量始终垂直于电源电流相量，使串联变流器只发出无功功率，并联变流器从直流侧储能单元吸收能量与电源共同承担负载有功功率，从而达到了消除有功环流的目的，保证了系统的稳定运行。进一步地，为了减轻并联变流器的无功功率负担，使串联变流器承担并联变流器的无功功率，将串联换流器输出无功功率为负载无功功率的一半，保证负载的无功功率分配原则。附图说明图1是本专利技术的UPQC系统结构图；图2是本专利技术的UPQC功率角控制示意图；图3是本专利技术的基于均分补偿原则UPQC工作相量图；图4是本专利技术的基于无功补偿的UPQC控制策略工作相量图；图5是本专利技术的UPQC串本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于功率协调分配的UPQC控制方法，其特征在于，包括如下步骤：1)计算电源电压跌落深度，当电源电压跌落深度过大时，控制串联变流器只输出无功功率，使串联变流器和并联变流器共同承担负载无功功率；2)根据负载电压幅值、负载电流幅值及串、并联变流器承担的无功功率的大小计算串联变流器的补偿参数和并联变流器的补偿参数；3)根据串联变流器的补偿参数和并联变流器的补偿参数对串联变流器和并联变流器分别进行控制。

【技术特征摘要】
1.一种基于功率协调分配的UPQC控制方法，其特征在于，包括如下步骤：1)计算电源电压跌落深度，当电源电压跌落深度过大时，控制串联变流器只输出无功功率，使串联变流器和并联变流器共同承担负载无功功率；2)根据负载电压幅值、负载电流幅值及串、并联变流器承担的无功功率的大小计算串联变流器的补偿参数和并联变流器的补偿参数；3)根据串联变流器的补偿参数和并联变流器的补偿参数对串联变流器和并联变流器分别进行控制。2.根据权利要求1所述的基于功率协调分配的UPQC控制方法，其特征在于，串联变流器和并联变流器共同承担的无功功率相等，分别为负载无功功率的一半。3.根据权利要求1所述的基于功率协调分配的UPQC控制方法，其特征在于，所述电源电压跌落深度用电源电压跌落系数k表示，当电源电压跌落系数k小于电源电压跌落系数设定值时表示电源电压跌落深度过大，其中，电源电压跌落系数指电源电压跌落值与电源额定电压的比值。4.根据权利要求3所述的基于功率协调分配的UPQC控制方法，其特征在于，当电源电压跌落系数k大于电源电压跌落系数设定值时，控制串联变流器和并联变流器的无功功率成比例分配，有功功率均分分配，并计算串联变流器补偿参数和并联变流器补偿参数，将串联变流器补偿参数和并联变流器补偿参数分别经过相应的变换进行补偿控制。5.根据权利要求1或4所述的基于功率协调分配的UPQC控制方法，其特征在于，所述串联变流器的补偿参数是串联变流器的补偿电压矢量，所述并联变流器的补偿参数是并联变流器的补偿电流矢量。6.根据权利要求4所述的基于功率协调分配的UPQC控制方法，其特征在于，所述串联变流器和并联变流器的无功功率成比例分配根据串联变流器和并联变流器的容量进行计算，当容量相等时，串联变流器和并联变流器的无功功率均分，有功功率也均分；当容量不相等时，串联变流器和并联变流器的无功功率成比例，有功功率均分。7....

【专利技术属性】
技术研发人员：李献伟，许丹，苗世洪，刘子文，黄晓明，黄弘扬，王雷涛，
申请(专利权)人：许继集团有限公司，华中科技大学，国网浙江省电力公司电力科学研究院，国家电网公司，许昌许继软件技术有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41