一种单相UPQC电压谐波控制方法技术

本发明专利技术属于电能质量治理技术领域，具体涉及一种单相UPQC电压谐波控制方法。本发明专利技术能够在对补偿电压中的谐波成分进行补偿，控制算法简单明了，实现难度低，对各次谐波补偿效果明显，有效降低了补偿电压和负载电压的谐波含量。本发明专利技术能够有针对性地对补偿电压中的无功和各次谐波进行补偿；控制方法简单明了，实现难度低，动态性能好；补偿效果好，能显著增加补偿电压的正弦性，提高UPQC系统性能；能增强UPQC系统补偿的稳定性和可靠性，适用于各种左并右串式UPQC拓扑结构。并右串式UPQC拓扑结构。并右串式UPQC拓扑结构。

【技术实现步骤摘要】
一种单相UPQC电压谐波控制方法


[0001]本专利技术属于电能质量治理
，具体涉及一种单相UPQC电压谐波控制方法。

技术介绍

[0002]随着电力电子设备的快速发展，用电负荷呈现多样化的趋势。在配电系统中，电源和敏感性负载对电能质量均有严格要求。统一电能质量调节器(Unified Power Quality Conditioner，UPQC)作为一种综合性的电能质量补偿装置，既能补偿非线性、冲击性负载带来的无功谐波电流，又能补偿电网电压的幅值跌落，保证负载电压的高正弦性。
[0003]然而，左并右串式UPQC结构中，带非线性负载时，无功、谐波电流流经串联侧变换器，导致补偿电压畸变，严重影响UPQC电压补偿效果；而传统的电压电流双闭环控制无法满足非线性负载工况下串联侧补偿电压的输出要求，本专利技术提出一种电压外环特征次谐波控制方法，消除补偿电压中的主要谐波成分来保证负载电压的正弦性，能有效解决左并右串式UPQC因无功、谐波电流流经串联侧变换器而导致的负载电压畸变问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对左并右串式UPQC因无功、谐波电流流经串联侧变换器而导致的负载电压畸变问题，而传统的电压电流双闭环控制无法满足非线性负载工况下串联侧补偿电压的输出要求，提出了一种基于特征次谐波补偿的单相UPQC电压谐波控制方法。本专利技术通过对补偿电压中的无功和奇次谐波分量进行分离检测，加入电流环中消除实际负载电流的谐波成分，消除补偿电压中的主要谐波成分来保证负载电压的正弦性。本专利技术的控制算法能够有针对性地对补偿电压中的无功和各次谐波进行补偿，简单明了，实现难度低，对各次谐波补偿效果明显，提高UPQC系统性能。具体技术方案如下：
[0005]一种单相UPQC电压谐波控制方法，包括以下步骤：
[0006]步骤S1：采用单相锁相环对网侧电压v
s
的基波相位和频率进行锁定，通过n倍频方法得到第n次谐波的参考相位和频率；
[0007]步骤S2：以步骤S1所得到的第n次谐波的相位和频率为参考，利用实时采集的网侧电压v
s
和UPQC给定的串联侧补偿电压v
dvr
，通过n次谐波有功电压检测计算模块得到n次谐波有功分量的参考电流i
nd_ref
；通过n次谐波无功电压检测计算模块n次谐波无功分量的参考电流i
nq_ref
；其中n为正奇整数；
[0008]步骤S3：利用步骤S2得到的n次谐波有功分量的参考电流i
nd_ref
、n次谐波无功分量的参考电流i
nq_ref
得到电流控制环的参考电流i
dvr*
，具体如下：
[0009][0010]在电流控制环中消除实际负载电流对控制回路带来的谐波分量影响；再经过电流环调节控制器，将电流指令从电流空间变换到电压空间，得到电压控制指令；步骤S4：将所得的电压控制指令通过SPWM调制方法，得到变换器的控制信号。
[0011]优选地，所述步骤S2中UPQC给定的串联侧补偿电压v
dvr
为：
[0012][0013]其中，v
dvr_nd
为补偿电压n次谐波有功分量幅值；v
dvr_nq
为补偿电压n次谐波无功分量幅值。
[0014]优选地，所述步骤S2中通过n次谐波有功电压检测计算模块得到n次谐波有功分量的参考电流i
nd_ref
的步骤具体如下：
[0015]首先检测出网侧电压n次谐波有功分量幅值v
snd
，将其与给定的网侧电压n次谐波有功分量幅值v
Lnd_ref
比较得到补偿电压n次谐波有功分量给定值v
dvr_nd*
；
[0016]检测出补偿电压n次谐波有功分量幅值v
dvr_nd
，将补偿电压n次谐波有功分量幅值v
dvr_nd
与补偿电压n次谐波有功分量给定值v
dvr_nd*
比较后得到二者的差值v
dvr_nd_error
；
[0017]将二者的差值v
dvr_nd_error
经过电压环调节控制器得到n次谐波有功分量的参考电流i
nd_ref
。
[0018]优选地，所述步骤S2中通过n次谐波无功电压检测计算模块得到n次谐波无功分量的参考电流i
nq_ref
的步骤具体如下：
[0019]首先检测出网侧电压n次谐波无功分量幅值v
snq
，将其与给定的网侧电压n次谐波无功分量幅值v
Lnq_ref
比较得到补偿电压n次谐波无功分量给定值v
dvr_nq*
；
[0020]检测出补偿电压n次谐波无功分量幅值v
dvr_nq
，将补偿电压n次谐波无功分量幅值v
dvr_nq
与补偿电压n次谐波无功分量给定值比较后得到二者的差值v
dvr_nq_error
；
[0021]将二者的差值v
dvr_nq_error
经过电压环调节控制器，得到n次谐波无功分量的参考电流i
nq_ref
。
[0022]优选地，所述检测出补偿电压n次谐波有功分量幅值v
dvr_nd
具体为：
[0023]串联侧补偿电压v
dvr
与n次谐波锁相环信号相乘可得补偿电压n次谐波有功分量v
dvr_nd
sin(nωt)，具体如下：
[0024][0025]补偿电压n次谐波有功分量v
dvr_nd
sin(nωt)转化成直流分量和2n倍频分量，直流分量大小为n次有功分量幅值的一半，其余各次分量转化成相邻次数的谐波分量；将其送入截止频率低于50Hz的二阶低通滤波器可得到直流分量，再乘上2就可得到补偿电压n次有功分量的幅值v
dvr_nd
。
[0026]优选地，所述检测出补偿电压n次谐波无功分量幅值v
dvr_nq
具体为：
[0027]串联侧补偿电压v
dvr
与n次谐波锁相环信号相乘可得补偿电压n次谐波无功分量v
dvr_nq
cos(nωt)，具体如下：
[0028][0029]补偿电压n次谐波无功分量v
dvr_nq
cos(nωt)转化成直流分量和2n倍频分量，直流分量大小为n次无功分量幅值的一半，其余各次分量转化成相邻次数的谐波分量；将其送入截止频率低于50Hz的二阶低通滤波器可得到直流分量，再乘上2就可得到补偿电压n次无功分量的幅值v
dvr_nq
。
[0030]优选地，所述二阶低通滤波器传递函数F(s)为：
[0031][0032]其中，K为直流增益，ω0为截止频率，a为阻尼系数；
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单相UPQC电压谐波控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：采用单相锁相环对网侧电压v
s
的基波相位和频率进行锁定，通过n倍频方法得到第n次谐波的参考相位和频率；步骤S2：以步骤S1所得到的第n次谐波的相位和频率为参考，利用实时采集的网侧电压v
s
和UPQC给定的串联侧补偿电压v
dvr
，通过n次谐波有功电压检测计算模块得到n次谐波有功分量的参考电流i
nd_ref
；通过n次谐波无功电压检测计算模块n次谐波无功分量的参考电流i
nq_ref
；其中n为正奇整数；步骤S3：利用步骤S2得到的n次谐波有功分量的参考电流i
nd_ref
、n次谐波无功分量的参考电流i
nq_ref
得到电流控制环的参考电流i
dvr*
，具体如下：在电流控制环中消除实际负载电流对控制回路带来的谐波分量影响；再经过电流环调节控制器，将电流指令从电流空间变换到电压空间，得到电压控制指令；步骤S4：将所得的电压控制指令通过SPWM调制方法，得到变换器的控制信号。2.根据权利要求1所述的一种单相UPQC电压谐波控制方法，其特征在于，所述步骤S2中UPQC给定的串联侧补偿电压v
dvr
为：其中，v
dvr_nd
为补偿电压n次谐波有功分量幅值；v
dvr_nq
为补偿电压n次谐波无功分量幅值。3.根据权利要求2所述的一种单相UPQC电压谐波控制方法，其特征在于，所述步骤S2中通过n次谐波有功电压检测计算模块得到n次谐波有功分量的参考电流i
nd_ref
的步骤具体如下：首先检测出网侧电压n次谐波有功分量幅值v
snd
，将其与给定的网侧电压n次谐波有功分量幅值v
Lnd_ref
比较得到补偿电压n次谐波有功分量给定值v
dvr_nd*
；检测出补偿电压n次谐波有功分量幅值v
dvr_nd
，将补偿电压n次谐波有功分量幅值v
dvr_nd
与补偿电压n次谐波有功分量给定值v
dvr_nd*
比较后得到二者的差值v
dvr_nd_error
；将二者的差值v
dvr_nd_error
经过电压环调节控制器得到n次谐波有功分量的参考电流i
nd_ref
。4.根据权利要求3所述的一种单相UPQC电压谐波控制方法，其特征在于，所述步骤S2中通过n次谐波无功电压检测计算模块得到n次谐波无功分量的参考电流i
nq_ref
的步骤具体如下：首先检测出网侧电压n次谐波无功分量幅值v
snq
，将其与给定的网侧电压n次谐波无功分量幅值v
Lnq_ref
比较得到补偿电压n次谐波无功分量给定值v
dvr_nq*
；检测出补偿电压n次谐波无功分量幅值v
dvr_nq
，将补偿电压n次谐波无功分量幅值v
dvr_nq
与补偿电压n次谐波无功分量给定值v
dvr_nq*
比较后得到二者的差值v
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；将二者的差值v
dvr_nq_error

【专利技术属性】
技术研发人员：谢锡锋，唐岑，凌春香，王江伟，罗宇强，
申请(专利权)人：广西水利电力职业技术学院，
类型：发明
国别省市：