一種兼具電能質(zhì)量控制功能的柔性直流輸電系統(tǒng)控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種兼具電能質(zhì)量控制功能的柔性直流輸電系統(tǒng)控制方法，這種柔性直流輸電系統(tǒng)所采用的控制方法不僅實現(xiàn)直流輸電的功能，還具有不平衡控制和諧波抑制等電能質(zhì)量控制功能，對提高設(shè)備效率、降低電網(wǎng)投資具有很高的意義和實用價值。該法包括：通過內(nèi)外環(huán)控制器得到實現(xiàn)柔性直流輸電功能的三相電壓調(diào)制量；由負序電流控制算法得到實現(xiàn)負序電流治理功能的三相電壓調(diào)制量；由諧波控制算法得到實現(xiàn)諧波電流治理功能的三相電壓調(diào)制量。將幾種電壓調(diào)制量相加，形成兼具電能質(zhì)量控制功能的柔性直流輸電系統(tǒng)的三相電壓調(diào)制波，經(jīng)觸發(fā)脈沖生成算法，形成PWM波驅(qū)動柔性直流輸電系統(tǒng)主電路，實現(xiàn)柔性直流輸電系統(tǒng)對所接入系統(tǒng)電能質(zhì)量的治理。
【專利說明】一種兼具電能質(zhì)量控制功能的柔性直流輸電系統(tǒng)控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及柔性直流輸電系統(tǒng)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種兼具電能質(zhì)量控制功能的柔性直流輸電系統(tǒng)控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前柔性直流輸電技術(shù)(VSC-HVDC)是一種新型的輸配電技術(shù)，它以IGBT全控電力電子器件和PWM技術(shù)為核心，其單端系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)與電能質(zhì)量控制裝置是相同的。柔性直流輸電系統(tǒng)的容量冗余沒有得到充分的利用，由于柔性直流輸電系統(tǒng)與并聯(lián)型電能質(zhì)量控制裝置接入電網(wǎng)的方式是相類似的，所以為了實現(xiàn)柔性直流輸電系統(tǒng)的多功能應(yīng)用，可以考慮在柔性直流輸電系統(tǒng)原有功能的基礎(chǔ)上加入電能質(zhì)量控制策略是作為一種新的控制方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為克服上述現(xiàn)有技術(shù)所述的不足，提供一種兼具電能質(zhì)量控制功能的柔性直流輸電系統(tǒng)控制方法。使得柔性直流輸電系統(tǒng)在完成直流輸電功能外，還具備電能質(zhì)量控制功能，對所并入電網(wǎng)的負荷實現(xiàn)電能質(zhì)量控制。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0005]一種兼具電能質(zhì)量控制功能的柔性直流輸電系統(tǒng)控制方法，將柔性直流輸電系統(tǒng)接入變電站的配電側(cè)，對系統(tǒng)母線上三相電氣量進行檢測，經(jīng)過派克變換計算該配電網(wǎng)存在的負序電流和諧波電流，柔性直流輸電系統(tǒng)根據(jù)上述計算的負序電流和諧波電流，向系統(tǒng)注入大小相同方向相反的電流， 用于抵消非線性負荷產(chǎn)生的負序電流及諧波電流。
[0006]更進一步的，所述的對系統(tǒng)母線上三相電氣量進行檢測，經(jīng)過派克變換計算該配電網(wǎng)存在的負序電流和諧波電流的具體過程為:
[0007]柔性直流輸電系統(tǒng)的有功類控制量和無功類控制量經(jīng)外環(huán)PI控制器得到電流參考量，該電流參考量經(jīng)內(nèi)外環(huán)PI控制器，得到實現(xiàn)柔性直流輸電功能的三相電壓調(diào)制量；
[0008]負荷電流經(jīng)負序檢測算法得到負序電流參考值，與柔性直流輸電系統(tǒng)實際輸出的負序電流經(jīng)比例積分控制后，得到實現(xiàn)負序電流治理功能的三相電壓調(diào)制量；
[0009]負荷電流經(jīng)單次諧波檢測算法得到各次諧波電流參考值，與柔性直流輸電系統(tǒng)實際輸出的各次諧波電流經(jīng)比例積分控制后，得到實現(xiàn)諧波電流治理功能的三相電壓調(diào)制量;
[0010]將上述電壓調(diào)制量相加，就得到了兼具電能質(zhì)量控制功能的柔性直流輸電系統(tǒng)的三相電壓調(diào)制波，經(jīng)觸發(fā)脈沖生成算法，形成PWM波驅(qū)動柔性直流輸電系統(tǒng)的主電路。
[0011]更進一步的，所述實現(xiàn)柔性直流輸電功能的三相電壓調(diào)制量的具體過程為:
[0012]Sll.柔性直流輸電系統(tǒng)有功類電氣量和無功類電氣量經(jīng)外環(huán)PI控制器得到有功、無功參考電流

-dreflJ iqrefl ;
[0013]S12.柔性直流輸電系統(tǒng)輸出的三相電流ibHVDC, icHVDC通過派克變換矩陣計算得到電流idl，iql,電流idl，iql通過低通濾波器LPF濾波得到其直流分量, Tql
[0014]S13.電流idl，iql的直流分量I 7與有功、無功參考電流itoefl，經(jīng)內(nèi)環(huán)PI控制器便得到實現(xiàn)柔性直流輸電功能的三相電壓調(diào)制量Udrefl, Uvrfl，經(jīng)派克逆變換得到
Uarefl breflJ crefl °
[0015]S21.負荷電流ial, ibl, id經(jīng)逆相排序后,通過sin ηω?和-cos ηω?構(gòu)成的派克變換矩陣，再通過低通濾波器LPF計算得到基波負序參考電流，l.ef—;
[0016]S22柔性直流輸電系統(tǒng)輸出的三相電流iaHVDC，ibHVDC, icHVDC經(jīng)逆相排序后，通過sinnon和-cos non構(gòu)成的派克變換矩陣，再通過低通濾波器LPF濾波得到負序直流分量
4-, '
[0017]S23.負序直流分量? 1-與基波負序參考電流? , Tq f經(jīng)內(nèi)環(huán)PI控制器得到
實現(xiàn)負序治理功能的三相電壓調(diào)制量Udref-, Uqref_，經(jīng)派克逆變換得到UaMf_，Ubref-, Ucref-O
[0018]S31.負荷電流ial, ibl, iel通過sin ηω?和-cos η ω t構(gòu)成的派克變換矩陣,再通
過低通濾波器LPF計算得到諧波參考電流，Tqrefn;
[0019]S32.柔性直流輸電系統(tǒng)輸出的三相電流iaHVDC；，ibHVDC, icHVDc通過 ω t和-cosη ω t構(gòu)成的派克變換矩陣，再通過低通濾波器LPF濾波得到諧波直流分I 丁 ；
[0020]S33.諧波直流分量I 與諧波參考電流I.經(jīng)內(nèi)環(huán)PI控制器得到實現(xiàn)諧波抑制功能的三相電壓調(diào)制量
[0021]將以上實現(xiàn)不同功能的3種電壓調(diào)制量相加就得到了兼具電能質(zhì)量控制功能的柔性直流輸電系統(tǒng)的三相電壓調(diào)制波，經(jīng)觸發(fā)脈沖生成算法，形成PWM波驅(qū)動柔性直流輸電裝置主電路，具體實現(xiàn)過程如圖5所示。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果是:本發(fā)明的控制方法使得柔性直流輸電系統(tǒng)不僅實現(xiàn)直流輸電的功能，還具有不平衡控制和諧波抑制等電能質(zhì)量控制功能，能夠解決柔性直流輸電系統(tǒng)接入的配電網(wǎng)電能質(zhì)量問題。該控制方法包含柔性直流輸電控制策略和電能質(zhì)量控制策略，同時完成柔性直流輸電和電能質(zhì)量控制功能，對提高設(shè)備效率、降低電網(wǎng)投資具有很高的意義和實用價值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為單端柔性直流輸電系統(tǒng)并網(wǎng)示意圖。
[0024]圖2為實現(xiàn)柔性直流輸電功能的三相電壓調(diào)制量的獲取方法。
[0025]圖3為實現(xiàn)負序電流治理功能的三相電壓調(diào)制量的獲取方法。
[0026]圖4為實現(xiàn)諧波電流抑制功能的三相電壓調(diào)制量的獲取方法。
[0027]圖5為本發(fā)明的PWM觸發(fā)脈沖的獲取方法。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的說明。
[0029]柔性直流輸電系統(tǒng)并入電網(wǎng)的示意圖如圖1所示，單端系統(tǒng)與不平衡負荷和非線性負荷接入變電站的配電側(cè)。單端系統(tǒng)通過向系統(tǒng)注入補償用的諧波電流和負序電流，有效抑制不平衡負荷和非線性負荷帶來的電能質(zhì)量問題。
[0030]兼具電能質(zhì)量控制功能的柔性直流輸電系統(tǒng)控制方法如圖2所示。該方法需要重復(fù)利用派克變換和低通濾波器。派克變換是交流電機分析計算時的基本變換，被廣泛應(yīng)用在柔性直流輸電系統(tǒng)和電能質(zhì)量控制裝置中，它需要得到與a相電網(wǎng)電壓ea同相位的正弦信號sin ω t和余弦信號-cos ω t，由一個鎖相環(huán)電路(PLL)和正、余弦信號發(fā)生電路產(chǎn)生。通過派克變換和低通濾波器的合理配置，可以對三相負載電流進行分解，得到需要控制的
電氣量。派克變換矩陣如下所示:
[0031]
【權(quán)利要求】
1.一種兼具電能質(zhì)量控制功能的柔性直流輸電系統(tǒng)控制方法，其特征在于，將柔性直流輸電系統(tǒng)接入變電站的配電側(cè)，對系統(tǒng)母線上三相電氣量進行檢測，經(jīng)過派克變換計算該配電網(wǎng)存在的負序電流和諧波電流，柔性直流輸電系統(tǒng)根據(jù)上述計算的負序電流和諧波電流，向系統(tǒng)注入大小相同方向相反的電流，用于抵消非線性負荷產(chǎn)生的負序電流及諧波電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兼具電能質(zhì)量控制功能的柔性直流輸電系統(tǒng)控制方法，其特征在于，所述的對系統(tǒng)母線上三相電氣量進行檢測，經(jīng)過派克變換計算該配電網(wǎng)存在的負序電流和諧波電流的具體過程為: 柔性直流輸電系統(tǒng)的有功類控制量和無功類控制量經(jīng)外環(huán)PI控制器得到電流參考量，該電流參考量經(jīng)內(nèi)外環(huán)PI控制器，得到實現(xiàn)柔性直流輸電功能的三相電壓調(diào)制量；負荷電流經(jīng)負序檢測算法得到負序電流參考值，與柔性直流輸電系統(tǒng)實際輸出的負序電流經(jīng)比例積分控制后，得到實現(xiàn)負序電流治理功能的三相電壓調(diào)制量； 負荷電流經(jīng)單次諧波檢測算法得到各次諧波電流參考值，與柔性直流輸電系統(tǒng)實際輸出的各次諧波電流經(jīng)比例積分控制后，得到實現(xiàn)諧波電流治理功能的三相電壓調(diào)制量； 將上述電壓調(diào)制量相加，就得到了兼具電能質(zhì)量控制功能的柔性直流輸電系統(tǒng)的三相電壓調(diào)制波，經(jīng)觸發(fā)脈沖生成算法，形成PWM波驅(qū)動柔性直流輸電系統(tǒng)的主電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的兼具電能質(zhì)量控制功能的柔性直流輸電系統(tǒng)控制方法，其特征在于，所述實現(xiàn)柔性直流輸電功能的三相電壓調(diào)制量的具體過程為: 511.柔性直流輸電系統(tǒng)有功類電氣量和無功類電氣量經(jīng)外環(huán)PI控制器得到有功、無功參考電流 512.柔性直流輸電系統(tǒng)輸出的三相電流iaHVDDibHVDC, i。-。通過派克變換矩陣計算得到電流idl，iql,電流idl，iql通過低通濾波器LPF濾波得到其直流分量及，\ ； 513.電流idl，iql的直流分量I，石與有功、無功參考電流idMfl，iqrefl經(jīng)內(nèi)環(huán)PI控制器便得到實現(xiàn)柔性直流輸電功能的三相電壓調(diào)制量UdMfl，Uvefl，經(jīng)派克逆變換得到Uarefl? breflJ crefl °
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的兼具電能質(zhì)量控制功能的柔性直流輸電系統(tǒng)控制方法，其特征在于，所述實現(xiàn)負序電流治理功能的三相電壓調(diào)制量的具體過程為: S21.負荷電流ial, ibl, id經(jīng)逆相排序后,通過sin ηω?和-cos ηω?構(gòu)成的派克變換矩陣，再通過低通濾波器LPF計算得到基波負序參考電流， S22柔性直流輸電系統(tǒng)輸出的三相電流iaHTO，ibHVDC, icHVDC經(jīng)逆相排序后，通過sinnon和-cos non構(gòu)成的派克變換矩陣，再通過低通濾波器LPF濾波得到負序直流分量 S23.負序直流分量L，I與基波負序參考電流lre/—，經(jīng)內(nèi)環(huán)PI控制器得到實現(xiàn)負序治理功能的三相電壓調(diào)制量Udref_，Uqref_,經(jīng)派克逆變換得到Umrf_，Ubref_，Ucref_0
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的兼具電能質(zhì)量控制功能的柔性直流輸電系統(tǒng)控制方法，其特征在于，所述實現(xiàn)諧波電流治理功能的三相電壓調(diào)制量的具體過程為:` 531.負荷電流ial,ibl, id通過sin ηω?和-cos η ω t構(gòu)成的派克變換矩陣,再通過低通濾波器LPF計算得到諧波參考電流，Τρφ` 532.柔性直流輸電系統(tǒng)輸出的三相電流iaHVDC；，ibHVDC,icHVDC通過sin η ω t和-cos η ω t構(gòu)成的派克變換矩陣，再通過低通濾波器LPF濾波得到諧波直流分量L， `533.諧波直流分量I，I與諧波參考電流匕f?，經(jīng)內(nèi)環(huán)PI控制器得到實現(xiàn)諧波抑制功能的三相電壓調(diào)制量Udrefn ’ Uqrefn,經(jīng)派克逆變換得到
【文檔編號】H02J1/02GK103441488SQ201310337496
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月5日
【發(fā)明者】魏承志, 文安, 趙曼勇, 曾勇剛, 傅闖, 袁智勇, 尋斌斌, 田霖, 黃維芳, 鄧健俊 申請人:南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司, 中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司