本发明专利技术公开了一种微源并网电能质量控制系统控制方法，通过在UPQC的串联有源电力滤波器侧的耦合变压器原边并联一个比较大的限流电感，在UPQC的直流大电容侧并联光伏发电电源。通过其协同控制作用，在正常工作时，光伏电源并网发电，通过UPQC的并联型有源电力滤波器向电网提供有功，同时UPQC对来自负载侧的谐波电流和来自电网侧的电压波动及谐波电压进行治理及补偿。在负载侧出现短路故障时UPQC主电路退出运行，耦合变压器副边呈现高阻抗，从而通过并联的限流大电感限流。本发明专利技术的方法实现了微网并网运行时故障限流、谐波处理、电压支撑、光伏发电等功能，实现了对微网并网时电能质量的优化保护运行。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种智能配电网微源并网及电能质量控制多变流系统及其控制方法。
技术介绍
微网是基于可再生能源的分布式微型电网技术，近年来越来越受到人们的关注。不过微网在并网运行时，由于微源的间歇性、不稳定性，以及大量电力电子的使用造成微网内部和配电网接入出点电能质量指标较差。同时当大量分布式电源投入时，更会带来诸多的电能质量问题。这将对一些对供电质量要求很高的设备产生极大的危害，也会对大电网的电能质量产生不好的影响。为解决这一问题，对微源并网时电能质量处理有了更高的要求能够进行微源并网供电的同时进行电能质量的处理、限制负载短路电流。而现有的一些装置存在以下不足 I、现有的限制负载短路电流的装置如图I所示为带旁路电感的变压器耦合三相桥式固态限流器，其工作原理是正常运行时，三相桥晶闸管TfT6各导通180°，T7、T8触发脉冲 常加，直流电感中的电流为负载电流耦合到二次侧的电流峰值，近似恒定，直流电感两端的电压近似为零，所以耦合变压器副边电压近似为零，耦合变压器副边等效阻抗为零，原边相当于被短路，串联电抗不起作用，不影响系统正常运行；当发生短路故障时，变压器上承受电压，旁路电感和通过变压器耦合到原边的等效直流电感并联后串入主回路，限流电流的上升；控制系统封锁各晶闸管脉冲，使桥路退出运行，副边相当于短路，从而旁路电感自动串入被短路线路，起到限流的目的，因此，当电网正常运行时，限流器串入电网中存在空载运行，这样就形成了损耗，造成了资源浪费。2、现有的电能质量治理装置如图2所示为统一电能质量控制器。其工作原理电路系统由一个串联APF和一个并联APF组成，两者共用直流侧。其中，靠近电网侧的串联APF按受控电压源方式工作，通过变压器串联连接在电网和负载之间，当电网侧电压发生波动时，向电网注入一个幅值、相位可控的补偿电压，以保证负载电压稳定；而靠近负载侧的并联APF按受控电流源方式工作，通过输出电感L连接在负载侧，向电网注入与负载谐波和无功电流大小相等方向相反的电流，抑制非线性负载电流对电网的影响。直流侧电容电压的稳定由并联APF从电网吸收或释放有功功率来维持。现有的电能质量治理装置，短路限流装置，光伏发电装置都不能兼顾电能质量治理、故障限流和光伏发电，使得微网建设成本增加。同时固态限流器在正常工作时Τ1-Τ8管及直流电感长时间都有电流流过，形成了长时间的损耗，造成了资源的浪费。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供，该系统控制方法能有效解决固态限流器的能耗问题，同时能起到抑制电压波动，抑制各种非线性、冲击性负载引起的谐波与无功电流以及光伏并网发电的作用。提高微源并网发电过程中电能质量指标和安全可靠性。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是，包括微源并网电能质量控制系统，所述微源并网电能质量控制系统包括统一电能质量控制器、耦合变压器、驱动电路、短路电流检测电路、DSP控制器，所述统一电能质量控制器由串联型有源电力滤波器和并联型有源电力滤波器串联组成，所述串联型有源电力滤波器三个输出端各通过一个开关管与一个耦合变压器连接，所述三个耦合变压器接入三相电网和三相负载之间，所述三个耦合变压器的原边各并联有一个限流大电感，所述三个耦合变压器副边两两连接，每个耦合变压器副边并联有一个电容；所述并联型有源电力滤波器并接入三相电网，所述并联型有源电力滤波器直流侧电容侧依次并联有一个开关管和光伏电源；所述光伏电源包括光伏阵列和光伏阵列电容，所述光伏阵列与光伏阵列电容并联；所述短路电流检测电路与第一驱动电路连接，第一驱动电路与串联型有源电力滤波器和耦合变压器之间的开关管连接；所述DSP控制器与第二驱动电路、第三驱动电路、第四驱动电路连接，所述第二驱动电路与串联型有源电力滤波器的开关管连接，所述第三驱动电路与并联型有源电力滤波器的开关管，所述第四驱动电路与光伏电源侧的开关管连接，该方法步骤如下 I )检测三相电网侧电压Aa、^ ,三相电网侧电流ha、hi、h,-，耦合变压器原边电压^,三相负载电流k、hi、,并联型有源电力滤波器输出电流“、hL·k ,直流侧电容电压^、光伏阵列输出电容电压、光伏阵列输出电流‘通过PLL数字锁相环测量三相电网电压的A相电网电压过零点后的数字相位； 2)根据检测到的负载侧电流值，短路电流检测电路判断负载侧是否出现短路故障，并输出相应的开关信号G ;如果负载侧出现短路，短路电流检测电路输出低电平，即G为0，则第一驱动电路使串联型有源电力滤波器与耦合变压器副边之间的开关管全部断开，同时第二驱动电路使统一电能质量控制器的串联型有源电力滤波器的开关管全部关断，第三驱动电路、第四驱动电路分别使统一电能质量控制器的并联型有源电力滤波器及光伏电源侧的开关管全部断开，光伏电源及统一电能质量控制器完全退出运行；如果负载侧没有出现短路故障，短路电流检测电路输出高电平，即G为1，则第一驱动电路使串联型有源电力滤波器与耦合变压器副边之间的开关管全部导通，第二驱动电路使串联型有源电力滤波器工作在谐波电压治理及电压补偿状态，第三驱动电路、第四驱动电路分别使并联型有源电力滤波器及光伏电源工作在光伏发电及负载谐波电流补偿状态，统一电能质量控制器和光伏电源投入运行，进入3)； 3)根据Up, Ipv ,通过MPPT算法得到光伏发电有功电流参考值&，光伏阵列电容电压参考值; 4)根据三相负载电流、光伏发电有功电流参考值以及PLL数字锁相环测量到的A相电网电压过零点后的数字相位，通过复合ip-iq算法得到串联型有源电力滤波器需补偿的有功、无功及谐波电流复合参考信号44、C，经电流反馈后通过DSP控制器及第三驱动电路控制并联型有源电力滤波器产生输出电流；其中光伏发电有功电流参考值4及并联型有源电力滤波器直流侧电容的参考信号^4与检测信号I的差值经pi调节器一起叠加到瞬时有功分量上，保证直流侧电容稳定及光伏发电有功能通过并联型有源电力滤波器传输到三相电网；5)根据MPPT算法得到的光伏阵列电容电压参考值U;，经电压反馈后通过DSP控制器及第四驱动电路，驱动光伏电源侧的开关管，保证光伏电源工作在最大功率点处；6)由PLL数字锁相环测量到的A相电网电压过零点后的数字相位经过三相负载电压指令计算，得到三相负载需要的电压波形，该波形与实际三相电网侧电压^相减得到串联型有源电力滤波器需要补偿的电压参考信号;同时通过电压反馈经 DSP控制器及第二驱动电路形成PWM信号控制串联型有源电力滤波器产生补偿电压。作为优选方案，所述短路电流检测电路包括三个一次电流互感器、或非门和处理器，三个一次电流互感器各通过依次连接的二次电流互感器、A/D采样电路、比较器接入或非门，或非门与处理器连接。作为优选方案，所述第一驱动电路、第二驱动电路、第三驱动电路、第四驱动电路均为光电耦合驱动电路。通过UPQC (统一电能质量控制器)、故障限流器(限流电感和与耦合变压器串联的开关管)及光伏电源的共同作用，实现了微源并网发电的同时电能质量治理及故障限流的作用。本专利技术的微源并网电能质量控制系统的工作原理是电网正常时，运行在UPQC及光伏发电模式，串联型有源电力滤波器补偿来自电网侧的电压谐波和抑制电压波动，并联型有缘电力滤波器抑制各种非线性、冲本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种微源并网电能质量控制系统控制方法,包括微源并网电能质量控制系统，所述微源并网电能质量控制系统包括统一电能质量控制器、耦合变压器、驱动电路、短路电流检测电路、DSP控制器，所述统一电能质量控制器由串联型有源电力滤波器和并联型有源电力滤波器串联组成，所述串联型有源电力滤波器三个输出端各通过一个开关管与一个耦合变压器连接，所述三个耦合变压器接入三相电网和三相负载之间，所述三个耦合变压器的原边各并联有一个限流大电感，所述三个耦合变压器副边两两连接，每个耦合变压器副边并联有一个电容；所述并联型有源电力滤波器并接入三相电网，所述并联型有源电力滤波器直流侧电容侧依次并联有一个开关管和光伏电源；所述光伏电源包括光伏阵列和光伏阵列电容，所述光伏阵列与光伏阵列电容并联；所述短路电流检测电路与第一驱动电路连接，第一驱动电路与串联型有源电力滤波器和耦合变压器之间的开关管连接；所述DSP控制器与第二驱动电路、第三驱动电路、第四驱动电路连接，所述第二驱动电路与串联型有源电力滤波器的开关管连接，所述第三驱动电路与并联型有源电力滤波器的开关管，所述第四驱动电路与光伏电源侧的开关管连接，其特征在于，该方法步骤如下：？？？？？？？？？1）检测三相电网侧电压？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？、、，三相电网侧电流、、，耦合变压器原边电压、、，三相负载电流、、，并联型有源电力滤波器输出电流、、，直流侧电容电压、光伏阵列输出电容电压、光伏阵列输出电流：通过PLL数字锁相环测量三相电网电压的A相电网电压过零点后的数字相位；？？？？2）根据检测到的负载侧电流值、、，短路电流检测电路判断负载侧是否出现短路故障，并输出相应的开关信号；如果负载侧出现短路，短路电流检测电路输出低电平，即为0，则第一驱动电路使串联型有源电力滤波器与耦合变压器副边之间的开关管全部断开，同时第二驱动电路使统一电能质量控制器的串联型有源电力滤波器的开关管全部关断，第三驱动电路、第四驱动电路分别使统一电能质量控制器的并联型有源电力滤波器及光伏电源侧的开关管全部断开，光伏电源及统一电能质量控制器完全退出运行；如果负载侧没有出现短路故障，短路电流检测电路输出高电平，即为1，则第一驱动电路使串联型有源电力滤波器与耦合变压器副边之间的开关管全部导通，第二驱动电路使串联型有源电力滤波器工作在谐波电压治理及电压补偿状态，第三驱动电路、第四驱动电路分别使并联型有源电力滤波器及光伏电源工作在光伏发电及负载谐波电流补偿状态，统一电能质量控制器和光伏电源投入运行，进入3）；？？？？？？？3）根据，，通过MPPT算法得到光伏发电有功电流参考值，光伏阵列电容电压参考值；4）根据三相负载电流、、、光伏发电有功电流参考值以及PLL数字锁相环测量到的A相电网电压过零点后的数字相位，通过复合ip？iq算法得到串联型有源电力滤波器需补偿的有功、无功及谐波电流复合参考信号、、，经电流反馈后通过DSP控制器及第三驱动电路控制并联型有源电力滤波器产生输出电流；其中光伏发电有功电流参考值及并联型有源电力滤波器直流侧电容的参考信号与检测信号的差值经PI调节器一起叠加到瞬时有功分量上，保证直流侧电容稳定及光伏发电有功能通过并联型有源电力滤波器传输到三相电网；5）根据MPPT算法得到的光伏阵列电容电压参考值，经电压反馈后通过DSP控制器及第四驱动电路，驱动光伏电源侧的开关管，保证光伏电源工作在最大功率点处；6）由PLL数字锁相环测量到的A相电网电压过零点后的数字相位经过三相负载电压指令计算，得到三相负载需要的电压波形，该波形与实际三相电网侧电压、、相减得到串联型有源电力滤波器需要补偿的电压参考信号、、；同时通过电压反馈经DSP控制器及第二驱动电路形成PWM信号控制串联型有源电力滤波器产生补偿电压。2012103359233100001dest_path_image002.jpg,2012103359233100001dest_path_image004.jpg,2012103359233100001dest_path_image006.jpg,2012103359233100001dest_path_image008.jpg,2012103359233100001dest_path_image010.jpg,2012103359233100001dest_path_image012.jpg,2012103359233100001dest_path_image014.jpg,20121033592...
【技术特征摘要】
1.一种微源并网电能质量控制系统控制方法，包括微源并网电能质量控制系统，所述微源并网电能质量控制系统包括统一电能质量控制器、耦合变压器、驱动电路、短路电流检测电路、DSP控制器，所述统一电能质量控制器由串联型有源电力滤波器和并联型有源电力滤波器串联组成，所述串联型有源电力滤波器三个输出端各通过一个开关管与一个耦合变压器连接，所述三个耦合变压器接入三相电网和三相负载之间，所述三个耦合变压器的原边各并联有一个限流大电感，所述三个耦合变压器副边两两连接，每个耦合变压器副边并联有一个电容；所述并联型有源电力滤波器并接入三相电网，所述并联型有源电力滤波器直流侧电容侧依次并联有一个开关管和光伏电源；所述光伏电源包括光伏阵列和光伏阵列电容，所述光伏阵列与光伏阵列电容并联；所述短路电流检测电路与第一驱动电路连接，第一驱动电路与串联型有源电力滤波器和耦合变压器之间的开关管连接；所述DSP控制器与第二驱动电路、第三驱动电路、第四驱动电路连接，所述第二驱动电路与串联型有源电力滤波器的开关管连接，所述第三驱动电路与并联型有源电力滤波器的开关管，所述第四驱动电路与光伏电源侧的开关管连接，其特征在于，该方法步骤如下 1)检测三相电网侧电压Sa、 、&,三相电网侧电流U‘U ,耦合变压器原边电压^,三相负载电流k、hi、Ηε ,并联型有源电力滤波器输出电流“、、hk ,直流侧电容电压^、光伏阵列输出电容电压、光伏阵列输出电流‘通过PLL数字锁相环测量三相电网电压的A相电网电压过零点后的数字相位； 2)根据检测到的负载侧电流值，短路电流检测电路判断负载侧是否出现短路故障，并输出相应的开关信号G ;如果负载侧出现短路，短路电流检测电路输出低电平，即G为O，则第一驱动电路使串联型有源电力滤波器与耦合变压器副边之间的开关管全部断开，同时第二驱动电路使统一电能质量控制器的串联型有源电力滤波器的开关管全部关断，第三驱动电路、第四驱动电路分别使统一电能质量控制器的并联型有源电力滤波器及光伏电源侧的开关管全部断开，光伏电源及统一电能质量控制器完全退出运行；如果负载侧没有出现短路故障，短路电流检测电路输出高电平，即G为1，则第一驱动电路使串联型有源电力滤波...
【专利技术属性】
技术研发人员：涂春鸣，帅智康，盘宏斌，戴晓宗，楚烺，姚鹏，肖凡，张杨，蒋玲，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：
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