基于PAC的UPQC无缝切换功率协调控制策略制造技术

本发明专利技术公开了一种基于PAC的UPQC无缝切换功率协调控制策略，其内容包括：建立集成直流储能单元的UPQC系统；在电网电压稳定运行工况下，本发明专利技术引入最灵敏功率角控制串联补偿器输出无功功率，充分利用装置设计容量的同时为不同运行状态间快速平滑切换提供了必要前提；确定最灵敏角的选取方法；详述了不同运行工况下系统中有功功率和无功功率流动状况；建立直流储能单元的简单模型，采用常规双环控制；采用互补PWM控制方法控制能量的双向流动，协调控制系统中能量的流动；控制系统在电压稳定运行、电压暂降以及电压暂升不同运行工况之间实现灵活无缝切换。本发明专利技术提高了UPQC的利用率显著降低了装置总设计容量，提高了装置的动态响应速度，减少装置成本投入。

Power Coordination Control Strategy for Seamless Switching of UPQC Based on PAC

The invention discloses a power coordination control strategy for seamless switching of UPQC based on PAC, which includes: establishing an UPQC system with integrated DC energy storage unit; introducing the most sensitive power angle to control the output reactive power of series compensator under the stable operation condition of power grid voltage, making full use of the designed capacity of the device, and providing fast and smooth switching between different operation states. Necessary premise; Selection method of the most sensitive angle; Detailed description of active power and reactive power flow in the system under different operating conditions; Establishment of a simple model of DC energy storage unit using conventional double-loop control; Use complementary PWM control method to control the bidirectional flow of energy, coordinate the flow of energy in the control system; Control system in voltage stable operation, voltage sag to control the bidirectional flow of energy in the system. Flexible seamless switching between different operating conditions of voltage sag is realized. The invention improves the utilization ratio of UPQC, significantly reduces the total design capacity of the device, improves the dynamic response speed of the device, and reduces the cost input of the device.

【技术实现步骤摘要】
基于PAC的UPQC无缝切换功率协调控制策略
本专利技术属于电力电子领域和电力系统领域，尤其涉及一种基于PAC的UPQC无缝切换功率协调控制策略。
技术介绍
在社会经济的快速发展，人类生活水平的日益提高的今天，敏感设备在电力系统中的应用渗透率大幅增加，敏感用户也越来越多，同时分布式能源并网比重也逐步增加，这都对电能质量提出了更高的新要求。致使电能质量问题日益成为电力领域备受关注的焦点问题。统一电能质量调节器(UnifiedPowerQualityConditioner,UPQC)作为兼具与电源侧相关的电压电能质量问题的控制功能和与负载侧相关的电流电能质量问题治理功能的综合电能质量控制器的有效设备受到国内外研究者的广泛关注。UPQC相当于在电源和负载之间设置了一个故障隔离，可以阻断电网侧和电流侧的电能质量问题相互间影响。在UPQC常规控制策略中，无论电网输入电压如何，串联补偿器都均不处理无功功率，负载无功功率的补偿全部由并联补偿器承担，在正常稳定工况下，UPQC处于闲置状态，造成一定的容量和资源浪费。为此，本专利技术提出一种基于PAC的UPQC无缝切换功率协调控制策略。即在系统正常稳定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于PAC的UPQC无缝切换功率协调控制策略，其特征在于：其包括以下步骤：S1、确定负载所需的无功功率是否超出串联补偿器容量限制，计算串联补偿器能输出的最大功率角δmax，在电压正常运行工况下选择最灵敏功率角进行控制，实现不同运行状态之间的无缝灵活切换；串联补偿器能够输出的最大功率角δmax由式(1)确定，其中Usrmax表示串联补偿器可输出的最大补偿电压，Us表示电网电压的实际幅值，

【技术特征摘要】
1.一种基于PAC的UPQC无缝切换功率协调控制策略，其特征在于：其包括以下步骤：S1、确定负载所需的无功功率是否超出串联补偿器容量限制，计算串联补偿器能输出的最大功率角δmax，在电压正常运行工况下选择最灵敏功率角进行控制，实现不同运行状态之间的无缝灵活切换；串联补偿器能够输出的最大功率角δmax由式(1)确定，其中Usrmax表示串联补偿器可输出的最大补偿电压，Us表示电网电压的实际幅值，S2、对串并联补偿器与直流储能单元三者间的功率进行功率流动分析，确定功率协调控制策略模型，功率协调控制策略模型包括串联补偿单元、并联补偿单元以及直流储能单元，所述功率协调控制策略模型采用串并联部分运用最灵敏功率角控制方法，直流储能单元采用常规电压外环与电流内环进行双环控制以维持直流母线恒定，并根据电压波动情况与模型中的有功环流协调控制串并联补偿器之间的能量以有效平抑有功环流；S3、选定最灵敏功率角作为稳定运行工况下的UPQC功率控制角，以实现UPQC整个装置的控制在电网电压不同运行工况之间的灵活无缝切换；S4、不同电压运行工况下，重复步骤S2-S3，对功率协调控制策略模型进行修正，获得最优功率协调控制策略模型，采用最灵敏功率角进行控制，在实现动态调整的前提下提高动态响应速度，合理分配UPQC容量，降低装置的整体容量。2.根据权利要求1所述的基于PAC的UPQC无缝切换功率协调控制策略，其特征在于：依据电压暂降系数k的不同范围确定电网电压如下几种运行工况：当k＝1时，电网电压正常稳定运行，控制串联补偿器承担一部分负载无功功率需求，同时伴随从电网吸收一定的有功功率；当k＜1且US≥ULcosδ时，电网电压浅度跌落，串联补偿器输出无功功率的同时吸收有功功率，并联补偿器发出无功功率，串联补偿器和并联补偿器共同承担负载的无功功率，直流储能单元提供电压补偿所需的能量；当k＜1且US＜ULcosδ时，电网电压深度跌落，串联补偿器同时输出有功功率和无功功率，并联补偿器吸收串联补偿器输出的有功功率，直流储能单元用于维持直流侧电压稳定不变；当k＞1时，电网电压发生暂降，与上述k＝1当时，电网电压正常稳定运行时工况一致；其中k表示实际检测到的电网实际电压幅值与电网额定电压幅值的一个比值，其目的在于确定电网电压的跌落或者暂升的实际状态，US为电网实际电压幅值。3.根据权利要求1所述的基于PAC的UPQC无缝切换功率协调控制策略，其特征在于：所述直流储能单元包括一个受控电压源与一个定值内阻，所述受控电压源与所述定值内阻相互串联。4.根据权利要求1所述的基于PAC的UPQC无缝切换功率协调控制策略，其特征在于：步骤S3中最灵敏功率角的选取原则如下：当串联补偿器的容量满足负载无功功率需求时，即Qse_max≥QL，选取仅由串联补偿器单独补偿负载全部无功功率时的功率角的二分之一；当串联补偿器的容量不足以满足负载所需的无功功率时，即Qse_max<QL，选取串联补偿器最大补偿功率时的...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲正伟，王宝娜，王云静，孙秀飞，侯烁，张鸿羽，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13