利用能量死区时间实现单向能量控制无功调节的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用能量死区时间实现单向能量控制无功调节的方法，本发明专利技术通过将能量偏移1％，使得在电网电压零点出现能量死区时间，利用这个时间对有功能量进行相位偏移控制，使得有功相位偏移中是带有无功含量，实现无功能量的控制，从而扩大了系统的功能。

One way energy control reactive power regulation method based on dead time of energy

The invention discloses a method for realizing one-way energy control reactive power regulation by using energy dead-time. By shifting the energy by 1%, the energy dead-time occurs at the zero point of the grid voltage. The active power phase offset is controlled by using this time so that the active power phase offset has reactive power content. Realize the control of reactive power, thereby expanding the function of the system.

【技术实现步骤摘要】
利用能量死区时间实现单向能量控制无功调节的方法
本专利技术涉及一种无功调节的方法，特别是一种单向能量控制无功调节的方法。
技术介绍
并网发电系统，逆变器是能量转换的主件。逆变器主件分为能量双向控制与能量单向控制。能量单向控制，是指每时刻只能一边另一边送能量，不能反向送能量。目前能双向控制能进行一定的无功调节，单向控制则不能进行无功调节。若不进行无功调节，系统可能会不让功率因数通过，优秀的无功防孤岛方案也不能实现，没有无功调节会对产品带来各种设计困难。市场需要一种方法能够在单向能量控制中，实现无功调节能力；本专利技术解决这样的问题。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种在单向能量控制中实现无功调节的方法，本专利技术通过将能量偏移1％，使得在电网电压零点出现能量死区时间，利用这个时间对有功能量进行相位偏移控制，使得有功相位偏移中是带有无功含量。为了实现上述目标，本专利技术采用如下的技术方案：利用能量死区时间实现单向能量控制无功调节的方法，包括如下步骤：步骤一，将能量相位偏移1％，在电网电压零点出现能量死区时间；有功功率表达式为P＝V*sin(ωt)*I*sin(ωt)＝0.5*V*I*(1-cos(2ωt))，无功功率表达式为Q＝V*sin(ωt)*I*cos(ωt)＝0.5*V*I*sin(2ωt)；步骤二，死区时间为1％周期，整个能量相位偏移量为1％*2*PI；可供功率因数角为0.02*PI；无功能量占有功能量比为|sinθ/cosθ|≤6.29％；步骤三，设无功功率控制需求|Q|≤P*(sin(2*PI*Ta/T)/cos(2*PI*Ta/T))，其中P是有功功率值，PI为3.14，Ta为零电压处死区时间，T为电网周期；再根据公式Q＝P*(sinθ/cosθ)得出θ＝arctan(Q/P)，通过无功功率Q，有功功率P，计算θ；θ为控制对象，通过控制θ，实现输出无功功率。前述的利用能量死区时间实现单向能量控制无功调节的方法，步骤二，死区时间为1％周期，整个能量相位偏移量为1％*2*PI；可供功率因数角为0.02*PI；无功能量占有功能量比为|sinθ/cosθ|≤6.29％；具体计算过程为：功率偏移控制的公式为：p＝P*(1-cos(2ωt+θ)),|θ|≤pi*0.02，在零点处1％死区时间；进行公式变换得到：(1-cos(2ωt+θ))*0.5＝0.5-0.5*(cosθ*cos(2ωt)-sinθ*sin(2ωt))＝0.5-0.5*(cosθ*(1-2*sinωt2)-2sinθ*sinωt*cosωt)＝0.5*(1-cosθ)+0.5*2*sinωt(cosθ*sinωt+sinθ*cosωt)------1＝0.5*(1-cosθ)+sinωt*sin(ωt+θ)-------------------2公式1中，0.5*(1-cosθ)为直流量，0.5*2*cosθ*sinωt*sinωt为有功功率，0.5*2*cosθ为有功功率幅值，0.5*2*sinθ*sinωt*cosωt为无功功率，0.5*2*sinθ为无功功率幅值；公式2中，其中0.5*(1-cosθ)为直流量，sinωt*sin(ωt+θ)为视在功率，θ为功率因数；从公式2可以看出存在无功能量，无功能量引起的功率因数角就是功率能量偏移角；即可供功率因数角为0.02*PI；从公式2可以看出，无功能量占有功能量比为|sinθ/cosθ|≤6.29％。前述的利用能量死区时间实现单向能量控制无功调节的方法，实际控制中，若最大死区时间为1％，控制对象θ最大为0.062,最大无功比例为6.29％。本专利技术的有益之处在于：本专利技术通过将能量偏移1％，使得在电网电压零点出现能量死区时间，利用这个时间对有功能量进行相位偏移控制，使得有功相位偏移中是带有无功含量，实现无功能量的控制，从而扩大了系统的功能。附图说明图1是本专利技术功率相位中功率与电压的关系图；图2是本专利技术理论功率相位偏移后，电压与功率的关系图；图3是本专利技术实际控制功率相位偏移和死区时间，电压与功率的关系图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术作具体的介绍。双向控制中，能量输出到电网设为正能量，电网中输入能量为负能量，单向能量控制中只能进行正能量输出或不输出。在逆变器中，单向能量控制在电网电压零点一定会存在一个能量死区时间。在这个能量死区时间是不传能量的，利用这个时间可以做对有功能量进行相位偏移控制。有功相位偏移中是带有无功含量。理论上，能量公式可表达为p＝V*sin(ωt)*I*sin(ωt)＝0.5*P*(1-cos(2ωt))；能量相位是不能偏移的，功率与电压关系如图1；如果能量相位偏移，那在电压零点处，电流会无限大，控制上很不利也实现不了。如果在电压零点设有死区，那就不会存在这个问题。理论功率相位偏移后，电压与功率的关系如图2所示，能量偏移1％，改为有死区的。利用能量死区时间实现单向能量控制无功调节的方法，包括如下步骤：步骤一，将能量相位偏移1％，在电网电压零点出现能量死区时间；有功功率表达式为P＝V*sin(ωt)*I*sin(ωt)＝0.5*V*I*(1-cos(2ωt))，无功功率表达式为Q＝V*sin(ωt)*I*cos(ωt)＝0.5*V*I*sin(2ωt)；步骤二，死区时间为1％周期，整个能量相位偏移量为1％*2*PI；可供功率因数角为0.02*PI；无功能量占有功能量比为|sinθ/cosθ|≤6.29％；具体计算过程为：功率偏移控制的公式为：p＝P*(1-cos(2ωt+θ)),|θ|≤pi*0.02，在零点处1％死区时间；进行公式变换得到：(1-cos(2ωt+θ))*0.5＝0.5-0.5*(cosθ*cos(2ωt)-sinθ*sin(2ωt))＝0.5-0.5*(cosθ*(1-2*sinωt2)-2sinθ*sinωt*cosωt)＝0.5*(1-cosθ)+0.5*2*sinωt(cosθ*sinωt+sinθ*cosωt)------1＝0.5*(1-cosθ)+sinωt*sin(ωt+θ)-------------------2公式1中，0.5*(1-cosθ)为直流量，0.5*2*cosθ*sinωt*sinωt为有功功率，0.5*2*cosθ为有功功率幅值，0.5*2*sinθ*sinωt*cosωt为无功功率，0.5*2*sinθ为无功功率幅值；公式2中，其中0.5*(1-cosθ)为直流量，sinωt*sin(ωt+θ)为视在功率，θ为功率因数；从公式2可以看出存在无功能量，无功能量引起的功率因数角就是功率能量偏移角；即可供功率因数角为0.02*PI；从公式2可以看出，无功能量占有功能量比为|sinθ/cosθ|≤6.29％。步骤三，设无功功率控制需求|Q|≤P*(sin(2*PI*Ta/T)/cos(2*PI*Ta/T))，其中P是有功功率值，PI为3.14，Ta为零电压处死区时间，T为电网周期；再根据公式Q＝P*(sinθcosθ)得出θ＝arctan(Q/P)，通过无功功率Q，有功功率P，计算θ；θ为控制对象，通过控制θ，实现输出无功功率。实际控制功率相位偏移和死区时间，电压与功率的关系图如图3所示，若最大本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.利用能量死区时间实现单向能量控制无功调节的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，将能量相位偏移1％，在电网电压零点出现能量死区时间；有功功率表达式为P＝V*sin(ωt)*I*sin(ωt)＝0.5*V*I*(1‑cos(2ωt))，无功功率表达式为Q＝V*sin(ωt)*I*cos(ωt)＝0.5*V*I*sin(2ωt)；步骤二，死区时间为1％周期，整个能量相位偏移量为1％*2*PI；可供功率因数角为0.02*PI；无功能量占有功能量比为|sinθ/cosθ|≤6.29％；步骤三，设无功功率控制需求|Q|≤P*(sin(2*PI*Ta/T)/cos(2*PI*Ta/T))，其中P是有功功率值，PI为3.14，Ta为零电压处死区时间，T为电网周期；再根据公式Q＝P*(sinθ/cosθ)得出θ＝arctan(Q/P)，通过无功功率Q，有功功率P，计算θ；θ为控制对象，通过控制θ，实现输出无功功率。

【技术特征摘要】
1.利用能量死区时间实现单向能量控制无功调节的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，将能量相位偏移1％，在电网电压零点出现能量死区时间；有功功率表达式为P＝V*sin(ωt)*I*sin(ωt)＝0.5*V*I*(1-cos(2ωt))，无功功率表达式为Q＝V*sin(ωt)*I*cos(ωt)＝0.5*V*I*sin(2ωt)；步骤二，死区时间为1％周期，整个能量相位偏移量为1％*2*PI；可供功率因数角为0.02*PI；无功能量占有功能量比为|sinθ/cosθ|≤6.29％；步骤三，设无功功率控制需求|Q|≤P*(sin(2*PI*Ta/T)/cos(2*PI*Ta/T))，其中P是有功功率值，PI为3.14，Ta为零电压处死区时间，T为电网周期；再根据公式Q＝P*(sinθ/cosθ)得出θ＝arctan(Q/P)，通过无功功率Q，有功功率P，计算θ；θ为控制对象，通过控制θ，实现输出无功功率。2.根据权利要求1所述的利用能量死区时间实现单向能量控制无功调节的方法，其特征在于，步骤二，死区时间为1％周期，整个能量相位偏移量为1％*2*PI；可供功率因数角为0.02*PI；无功能量占有功能量比为|sinθ/cosθ|≤6.29％；具体计算过程为：功率偏移控制的公式为：p＝P*(1-cos(2ωt+θ)),|θ|≤pi*0...

【专利技术属性】
技术研发人员：马保华，陈旭东，
申请(专利权)人：杭州康奋威科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33