本发明专利技术涉及智能电网技术领域，一种用于电能质量控制器的计算负载预测电流装置及其方法，其中方法包括以下步骤：(1)将检测的负载电流做ABC/DQ变换，(2)低通滤波，(3)负载电流的预测，(4)进行DQ/ABC变换。装置包括只补偿谐波电流时负载预测电流计算的装置及同时补偿无功和谐波电流时负载预测电流计算的装置。本发明专利技术主要针对电气化铁路导致的电能质量问题，实现对电气化铁路中产生的无功、谐波、三相不平衡分量的整体提取，反向后作为逆变器的控制命令，实现电气化铁路的电能质量综合治理。相比于传统负载预测电流计算方法具有简单、有效、可靠，容易实现等优点。
The device and method of calculating load forecasting current for power quality controller
【技术实现步骤摘要】
用于电能质量控制器的计算负载预测电流装置及其方法
本专利技术涉及一种用于电能质量控制器的计算负载预测电流装置及其方法，属于智能电网
技术介绍
随着电气化进程的深入，电力系统的负载类型也发生了巨大的变化。值得一提的就是电气化铁路是伴随着电力机车的出现而产生的，因为电力机车本身不自带能源，需要铁路沿途的供电系统源源不断地为其输送电能来驱动车辆。电力机车的供电有直流制和交流制两种，直流制是将高压、三相电力在牵引变电所降压和整流后，向接触网供直流电。交流制是将高压、三相电力在变电所降压和变成单相后，向接触网供交流电。由于电力机车采用单相供电，会向电力系统注入负序分量，同时由于电力机车采用整流电路进行直流驱动，因此也会产生大量的谐波分量和无功分量，因此电能质量极差。随着电气化铁路的广泛应用，电力系统的高次谐波含量也随之增加，导致电力系统的电能质量下降。电气化铁路的用电负荷是非线性的，而且随着运输强度的变化而变化。电气化铁路产生的谐波分量、负序分量、电压波动、三相不平衡、闪变等电能质量问题已经严重的影响了电力系统的运行安全，所以解决电气化铁路产生的电能质量问题就变得尤为重要。治理电气化铁路产生的谐波和无功等问题，可以采用有源电力滤波器和无功补偿器等设备，有源电力滤波器和无功补偿器的基本原理是从被补偿对象中检测出谐波电流，然后由补偿装置产生一个与该谐波电流大小相等但极性相反的补偿电流或对应的谐波电压，从而消除电网中的谐波电流，使电网电流只含有基波分量。检测及控制系统从检测到的负载电流提取出除基波以外的电流分量，包括谐波、无功、负序分量等，等幅值反极性的此电流分量即为要补偿的谐波电流，并将其作为参考电流信号。检测到的主电路输出电流与参考电流进行比较后送出门极开关信号,经驱动电路隔离放大后驱动主电路的开关器件动作,以控制主电路输出电流跟随参考电流变化。主电路注入系统的电流与负载电流中的谐波无功等非基波电流分量相抵消，使系统电流达到正弦并与系统电压同相，从而实现谐波抑制和无功补偿的目的。有源电力滤波器和无功补偿器的补偿性能依赖于所采用的控制方法。自适应控制、反馈线性化解耦控制、无源性控制和智能控制在有源电力滤波器中的应用，促进了有源电力滤波器的发展，但是这些控制方法比较复杂对控制器的要求比较高，并且由于计算延时导致的性能下降问题严重。
技术实现思路
为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术目的是提供一种用于电能质量控制器的计算负载预测电流装置及其方法。该方法主要针对电气化铁路导致的电能质量问题，实现对电气化铁路中产生的无功、谐波、三相不平衡分量的整体提取，反向后作为逆变器的控制命令，实现电气化铁路的电能质量综合治理。相比于传统负载预测电流算法具有简单、有效、可靠，容易实现等优点。为了实现上述专利技术目的，解决已有技术中所存在的问题，本专利技术采取的技术方案是：一种电能质量控制器的负载预测电流计算方法，包括只补偿谐波电流时的负载预测电流计算方法及同时补偿无功和谐波电流时的负载预测电流计算方法，所述只补偿谐波电流时的负载预测电流计算方法，包括以下步骤：步骤1、将检测的负载电流做ABC/DQ变换，通过公式(1)进行描述，式中，xa表示负载A相的电流，xb表示负载B相的电流，xc表示负载C相的电流，xd表示变换后的D轴负载电流，xq表示变换后的Q轴负载电流，T2/3表示将三相电电流变换为两相正交电流，通过公式(2)进行描述，Tdq表示将两相正交静止电流坐标轴变换为旋转坐标轴，通过公式(3)进行描述，步骤2、低通滤波，采用通用的LPF低通滤波器，将步骤1中计算后的D轴负载电流和Q轴负载电流分别经过第一LPF低通滤波器及第二LPF低通滤波器后进入步骤3中的第一预测模块及第二预测模块；步骤3、负载电流的预测，对D轴负载电流而言，先把D轴负载电流按照时间序列形成一个序列矩阵x(0)，通过公式(4)进行描述，x(0)＝[x(0)(1),x(0)(2),x(0)(3),…,x(0)(n)](4)式中，x(0)(1)表示时间序列轴为1的负载电流，x(0)(2)表示时间序列轴为2的负载电流，x(0)(n)表示时间序列轴为n的负载电流，n为大于1的正整数，取值越大，预测负载电流精度就越高稳定性好，但也会同时导致计算量的增加；基于上述的序列矩阵，计算得到y(0)(k)，式中，k表示序列的顺序，与时间序列顺序类似，生成新的矩阵y(1)，通过公式(6)进行描述，y(1)＝[y(1)(1),y(1)(2),y(1)(3),…,y(1)(n)](6)式中，y(1)(1)表示序列为1的中间计算量，y(1)(2)表示序列为2的中间计算量，y(l)(n)表示序列为n的中间计算量，n为大于1的正整数，对公式(6)的矩阵，计算得到，对于这个广义矩阵系统，将y(1)用y(1)(k)和y(1)(k-1)的均值来代替，通过公式(8)进行描述，式中，参数a和u表示计算系数，具体计算，通过公式(10)进行描述，再计算z(1)(k)得到，z(0)(k)＝0.5z(1)(k)+0.5z(1)(k-1)，k＝2,3,…n(9)并得到如下的矩阵，y(0)(2)＝-az(1)(2)+uy(0)(3)＝-az(1)(3)+u…y(0)(n)＝-az(1)(n)+u参数a和参数u由y(0)和y(1)求解，为获得较为准确的y(1)的增长曲线，需要4个数据计算a和u，参数a和参数u按以下最小二乘法求得最优解，上式中的：bT＝[y(0)(2)y(0)(3)y(0)(4)]计算得到了a和u之后，通过公式(11)计算得到预测的变量：经过上面的计算，就得到了D轴负载电流预测值，Q轴负载电流预测值计算方法与D轴负载电流预测值计算方法相同；步骤4、进行DQ/ABC变换，将D轴负载电流预测值与Q轴负载电流预测值分别送入DQ/ABC变换单元，进行DQ/ABC变换，也就是ABC/DQ的反变换；所述同时补偿无功和谐波电流时的负载预测电流计算方法，首先设置Q轴负载电流为0，只需要计算D轴负载电流预测值，经过ABC/DQ变换、低通滤波、负载电流的预测后送入DQ/ABC变换单元，进行DQ/ABC变换，也就是ABC/DQ的反变换。所述方法中的装置，包括只补偿谐波电流时的负载预测电流计算装置及同时补偿无功和谐波电流时的负载预测电流计算装置，所述只补偿谐波电流时的负载预测电流计算装置，包括ABC/DQ变换单元，第一、第二LPF低通滤波器，第一、第二预测模块及DQ/ABC变换单元，所述ABC/DQ变换单元的输出端分别与第一、第二LPF低通滤波器的输入端相连，第一、第二LPF低通滤波器的输出端分别与第一、第二预测模块的输入端相连，第一、第二预测模块的输出端分别与DQ/ABC变换单元的输入端相连；所述同时补偿无功和谐波电流时的负载预测电流计算本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电能质量控制器的负载预测电流计算方法，包括只补偿谐波电流时的负载预测电流计算方法及同时补偿无功和谐波电流时的负载预测电流计算方法，其特征在于：所述只补偿谐波电流时的负载预测电流计算方法，包括以下步骤：/n步骤1、将检测的负载电流做ABC/DQ变换，通过公式(1)进行描述，/n
【技术特征摘要】
1.一种电能质量控制器的负载预测电流计算方法，包括只补偿谐波电流时的负载预测电流计算方法及同时补偿无功和谐波电流时的负载预测电流计算方法，其特征在于：所述只补偿谐波电流时的负载预测电流计算方法，包括以下步骤：
步骤1、将检测的负载电流做ABC/DQ变换，通过公式(1)进行描述，
式中，xa表示负载A相的电流，xb表示负载B相的电流，xc表示负载C相的电流，xd表示变换后的D轴负载电流，xq表示变换后的Q轴负载电流，T2/3表示将三相电电流变换为两相正交电流，通过公式(2)进行描述，
Tdq表示将两相正交静止电流坐标轴变换为旋转坐标轴，通过公式(3)进行描述，
步骤2、低通滤波，采用通用的LPF低通滤波器，将步骤1中计算后的D轴负载电流和Q轴负载电流分别经过第一LPF低通滤波器及第二LPF低通滤波器后进入步骤3中的第一预测模块及第二预测模块；
步骤3、负载电流的预测，对D轴负载电流而言，先把D轴负载电流按照时间序列形成一个序列矩阵x(0)，通过公式(4)进行描述，
x(0)＝[x(0)(1),x(0)(2),x(0)(3),…,x(0)(n)](4)
式中，x(0)(1)表示时间序列轴为1的负载电流，x(0)(2)表示时间序列轴为2的负载电流，x(0)(n)表示时间序列轴为n的负载电流，n为大于1的正整数，取值越大，预测负载电流精度就越高稳定性好，但也会同时导致计算量的增加；
基于上述的序列矩阵，计算得到y(0)(k)，
式中，k表示序列的顺序，与时间序列顺序类似，
生成新的矩阵y(1)，通过公式(6)进行描述，
y(1)＝[y(1)(1),y(1)(2),y(1)(3),…,y(1)(n)](6)
式中，y(1)(1)表示序列为1的中间计算量，y(1)(2)表示序列为2的中间计算量，y(1)(n)表示序列为n的中间计算量，n为大于1的正整数，
对公式(6)的矩阵，计算得到，
对于这个广义矩阵系统，将y(1)用y(1)(k)和y(1)(k-1)的均值来代替，通过公式(8)进行描述，
式中，参数a和u表示计算系数，具体计算，通过公式(1...
【专利技术属性】
技术研发人员：苏霄，张光普，杨华，王恩波，杜红宇，任顺利，钱嘉怡，赵海春，高扬，董雪武，郑航，曾繁鹏，
申请(专利权)人：大连地铁运营有限公司，大连地铁集团有限公司，锐芯电气技术大连有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
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