一种集成光伏发电的统一电能质量调节器的运行控制方法技术

本发明专利技术提供一种集成光伏发电的统一电能质量调节器的运行控制方法，本发明专利技术移除了传统的工频隔离变压器，增加了四有源桥变换器，使得改进的拓扑系统具备更高的功率密度和更强的灵活性，基于该拓扑系统所提出的运行控制方法，考虑了拓扑系统的视在功率容量约束，同时提高了光伏阵列的发电量

【技术实现步骤摘要】
一种集成光伏发电的统一电能质量调节器的运行控制方法


[0001]本专利技术涉及电网数据处理
，特别是涉及一种集成光伏发电的统一电能质量调节器的运行控制方法
。

技术介绍

[0002]目前，分布式光伏等可再生能源大规模并网
、
电力电子化的非线性负荷持续增加
、
大功率负荷的投切日趋频繁等问题不断涌现，导致现代新型电力系统中的电能质量问题日益严重
。
统一电能质量调节器（
Unified Power Quality Conditioner
，
UPQC
）是一种广泛应用的电能质量控制装置，尽管
UPQC
的拓扑结构相对复杂，但它具有缓解几乎所有与电压和电流相关的电能质量问题的能力
。
近年来，许多学者和研究人员将注意力集中在
UPQC
的拓扑结构和优化运行策略上
。
[0003]一方面，从拓扑结构的角度，有研发人员提出了
Open
‑
UPQC
，尽管降低了用户的成本，但同时增加
DC
链路的数量，且拓扑结构更为复杂；为了避免使用串联侧耦合变压器，有研发人员提出了单相无变压器型
UPQC
或者由三个单相无变压器型
UPQC
组成的三相无变压器型
UPQC
，但这一类
UPQC
拓扑系统无法有效抑制电压波动
。
[0004]另一方面，为了充分利用
UPQC
，相关研发人员也提出了许多优化运行策略，例如：使用粒子群优化（
Particle Swarm Optimization
，
PSO
）算法来获得
UPQC
的最佳相位角，然而这一类算法均未考虑变换器的容量约束，无法有效缓解电力系统中的电能质量问题
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种集成光伏发电的统一电能质量调节器的运行控制方法，以有效抑制电压波动
、
缓解电力系统中的电能质量问题
。
[0006]一种集成光伏发电的统一电能质量调节器的运行控制方法，应用于统一电能质量调节器拓扑系统，所述统一电能质量调节器拓扑系统包括三个单相的串联侧变换器
、
一个三相的并联侧变换器
、
四有源桥变换器
、
直流电容器和光伏阵列，所述四有源桥变换器的第一直流端口
p1、
第二直流端口
p2、
第三直流端口
p3
分别通过直流电容器与串联侧变换器相连，所述四有源桥变换器的第四直流端口
p4
与并联侧变换器相连，所述光伏阵列连接在所述四有源桥变换器的第一直流端口
p1、
第二直流端口
p2、
第三直流端口
p3、
第四直流端口
p4
上，所述串联侧变换器
、
并联侧变换器通过串
、
并联方式接入电网，所述串联侧变换器包括
H
桥逆变器；所述运行控制方法包括：步骤1，对统一电能质量调节器拓扑系统中各部分电压与电流相量建模，得到统一电能质量调节器拓扑系统的电压和电流相量图；步骤2，基于步骤1所得的电压和电流相量图，计算统一电能质量调节器拓扑系统中的电性变量值，所述电性变量值包括统一电能质量调节器拓扑系统中各部分的电压
、
电流
、
有功功率
、
无功功率
、
视在功率
、
复功率和相位角；
步骤3，基于步骤2所得的电性变量值，建立功率潮流模型；步骤4，建立统一电能质量调节器拓扑系统运行的多目标优化问题，所述多目标优化问题包括最大化光伏阵列的发电量
、
最小化负载电压偏差
、
最大化电网功率因数
、
最小化统一电能质量调节器拓扑系统的总视在功率；步骤5，确定统一电能质量调节器拓扑系统运行的多目标优化问题的约束条件；步骤6，依据预设的优化目标的优先权，将步骤4所得的多目标优化问题转化为四个单目标优化问题；步骤7，依据功率潮流模型，并结合步骤5的约束条件，求解各个单目标优化问题，并基于各个单目标优化问题的解进行统一电能质量调节器的运行控制
。
[0007]与现有技术相比，本专利技术提出了一种集成光伏发电的统一电能质量调节器的运行控制方法，本专利技术对传统的
UPQC
拓扑结构进行了改进，移除了传统的工频隔离变压器，增加了四有源桥变换器（
Quadruple Active Bridge
，
QAB
），使得改进的拓扑系统具备更高的功率密度和更强的灵活性
。
此外，四有源桥变换器在
UPQC
中提供了更多的电力电子接口，这使得光伏阵列可以方便地集成在直流链路上，而且改进的拓扑系统还具备抑制电压波动
、
提供负荷无功补偿及抑制电流谐波等优点，基于该拓扑系统所提出的运行控制方法，考虑了拓扑系统的视在功率容量约束，同时提高了光伏阵列的发电量
、
电网功率因数以及减小了负载电压偏差，缓解了电力系统中的电能质量问题，此外，本专利技术依据预设的优化目标的优先权，将复杂的多目标优化问题转化为四个简单的单目标优化问题，再基于各个单目标优化问题的解进行统一电能质量调节器的运行控制，能够减少计算难度，快速得到最优运行策略，有效提高光伏阵列的发电效率
。
附图说明
[0008]图1为统一电能质量调节器拓扑系统的结构示意图；图2为集成光伏发电的统一电能质量调节器的运行控制方法的流程图
。
具体实施方式
[0009]为使本专利技术实施例的目的
、
技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚
、
完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例
。
基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围
。
[0010]本专利技术的实施例提供了一种集成光伏发电的统一电能质量调节器的运行控制方法，应用于统一电能质量调节器拓扑系统
。
[0011]请参阅图1，所述统一电能质量调节器拓扑系统包括三个单相的串联侧变换器
、
一个三相的并联侧变换器
、
四有源桥变换器
、
直流电容器和光伏阵列，所述四有源桥变换器的第一直流端口
p1、
第二直流端口
p2、
第三直流端口
p3
分别通过直流电容器与串联侧变换器相连，所述四有源桥变换器的第四直流端口
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种集成光伏发电的统一电能质量调节器的运行控制方法，其特征在于，应用于统一电能质量调节器拓扑系统，所述统一电能质量调节器拓扑系统包括三个单相的串联侧变换器
、
一个三相的并联侧变换器
、
四有源桥变换器
、
直流电容器和光伏阵列，所述四有源桥变换器的第一直流端口
p1、
第二直流端口
p2、
第三直流端口
p3
分别通过直流电容器与串联侧变换器相连，所述四有源桥变换器的第四直流端口
p4
与并联侧变换器相连，所述光伏阵列连接在所述四有源桥变换器的第一直流端口
p1、
第二直流端口
p2、
第三直流端口
p3、
第四直流端口
p4
上，所述串联侧变换器
、
并联侧变换器通过串
、
并联方式接入电网，所述串联侧变换器包括
H
桥逆变器；所述运行控制方法包括：步骤1，对统一电能质量调节器拓扑系统中各部分电压与电流相量建模，得到统一电能质量调节器拓扑系统的电压和电流相量图；步骤2，基于步骤1所得的电压和电流相量图，计算统一电能质量调节器拓扑系统中的电性变量值，所述电性变量值包括统一电能质量调节器拓扑系统中各部分的电压
、
电流
、
有功功率
、
无功功率
、
视在功率
、
复功率和相位角；步骤3，基于步骤2所得的电性变量值，建立功率潮流模型；步骤4，建立统一电能质量调节器拓扑系统运行的多目标优化问题，所述多目标优化问题包括最大化光伏阵列的发电量
、
最小化负载电压偏差
、
最大化电网功率因数
、
最小化统一电能质量调节器拓扑系统的总视在功率；步骤5，确定统一电能质量调节器拓扑系统运行的多目标优化问题的约束条件；步骤6，依据预设的优化目标的优先权，将步骤4所得的多目标优化问题转化为四个单目标优化问题；步骤7，依据功率潮流模型，并结合步骤5的约束条件，求解各个单目标优化问题，并基于各个单目标优化问题的解进行统一电能质量调节器的运行控制
。2.
根据权利要求1所述的集成光伏发电的统一电能质量调节器的运行控制方法，其特征在于，步骤3中，建立的功率潮流模型满足以下表达式：其中，是统一电能质量调节器拓扑系统的总视在功率，是串联侧变换器的视在功率，是并联侧变换器的视在功率，是
H
桥逆变器在
pi
端口的有功功率，是流经第四直流端口
p4的有功功率，
abs
表示取绝对值运算，表示三个串联侧变换器
A、B、C
的其中一个；其中，
、、、
满足以下条件式：其中，
P
S
表示电网有功功率，
Q
S

【专利技术属性】
技术研发人员：韩建，桂江林，高波，李泽文，邓芳明，韦宝泉，沈阳，于小四，
申请(专利权)人：华东交通大学，
类型：发明
国别省市：