[发明专利]基于瞬时功率平衡的配电静止同步补偿器正负序双环叠加控制方法

权利要求书

1.一种基于瞬时功率平衡的配电静止同步补偿器正负序双环叠加控制方法，其特征在于，所述控制方法由正序控制环和负序控制环构成，根据瞬时功率平衡式推导出d-q正序及负序坐标系中电流一电压的转换公式，从而得到正序电压调制信号和负序电压调制信号，最后将正序电压调制信号和负序电压调制信号相叠加后作为DSTATCOM输出电压调制信号，经三角载波调制后产生PWM驱动信号去控制智能功率模块IPM的动作产生需要的补偿电压，其中正序控制得到正序电压调制信号的步骤包括：公共连接点PCC电压指令值U_pcc^*、直流侧电容电压指令值U_dc^*分别与实际测量值的误差经增量式PI调节后分别形成正序无功指令电流信号i_q^*+和正序有功指令电流信号i_d^*+；正序无功指令电流信号i_q^*+及正序有功指令电流信号i_d^*+经正序电流-电压转换后，得到正序无功指令电压信号e_q^*+及正序有功指令电压信号e_d^*+；e_q^*+，e_d^*+经dq+/abc变换后得到正序电压调制信号;其中负序控制得到负序电压调制信号的步骤包括：公共连接点PCC电压经过变换，然后用二次谐波滤除法提取PCC电压的负序分量，PCC电压的负序分量跟指令信号0的误差经PI调节后，形成DSTATCOM逆变器输出负序无功指令电流指令信号i_q^*-和负序有功指令电流信号i_d^*-；i_q^*-，i_d^*-经负序电流一电压转换后，得到负序无功指令电压信号e_q^*-和负序有功指令电压信号e_d^*-，再经dq-/abc变换后得到负序电压调制信号。

2.根据权利要求1所述基于瞬时功率平衡的配电静止同步补偿器正负序双环叠加控制方法，其特征在于，所述负序电流．电压转换的过程如下：

1)首先利用对称分量法建立起不平衡补偿时DSTATCOM的负序等效电路；

DSTATCOM逆变器的输出瞬时功率为：

Pe*-=32(ed*-id*-+eq*-iq*-)---(1)]]>

Qe*-=32(eq*-id*--ed*-iq*-)---(2)]]>

连接电抗器等效阻抗消耗的瞬时功率为

Pf*-=32i*-2Rf=32(id*-2+iq*-2)Rf---(3)]]>

Qf*-=-32i*-2ωLf=-32(id*-2+iq*-2)ωLf----(4)]]>

公共连接点的负序瞬时功率为：

Po*-=32(uq-iq*-+ud-id*-)---(5)]]>

Qo*-=32(uq-id*--ud-iq*-)---(6)]]>

对于负序系统，由瞬时功率平衡原理可得：

Pe*-=Pf*-+Po*----(7)]]>

Qe*-=Qf*-+Qo*----(8)]]>

PCC电压不平衡时，ua,b,c-≠0,]]>即ud,q-≠0]]>(u_d，q^-为u_a，b，c^-在d-q负序坐标系下的分量)；欲使ud-=uq-=0,]]>将u_d^-与u_q^-分别与其预期目标0作差值再通过PI调节，得到补偿PCC电压不平衡时DSTATCOM需要输出的负序电流分量的指令信号i^*_d^-、i^*_q^-，即

(iq*-,iq*-)⇔ud-=ud-=0---(9)]]>

2)求出d-q负序坐标系中电流i^*_d^-、i^*_q^-到电压e^*_d^-、e^*_q^-的转换式：(i^*_d^-，i^*_q^-)与(e^*_d^-，e^*_q^-)是一种一一对应的映射关系：

(ed*-,eq*-)=f(id*-,iq*-)---(10)]]>

由式(9)，(10)可得：

(ed*-,eq*-)⇔f(id*-,iq*-)⇔ud-=uq-=0---(11)]]>

联立(1)-(8)及式(11)可得

ed*-eq*-=RfωLf-ωLfRf·id*-iq*----(12)]]>

式(12)实现了补偿PCC电压不平衡时，在d-q负序坐标系中电流i^*_d^-、

i^*_q^-到电压e^*_d^-、e^*_q^-的转换，以i^*_d^-、i^*_q^-作为指令电流，那么e^*_d^-、e^*_q^-就是DSTATCOM的负序控制环电压控制指令。

3.根据权利要求1所述基于瞬时功率平衡的配电静止同步补偿器正负序双环叠加控制方法，其特征在于，所述正序电流-电压转换的过程为：

对于正序系统，逆变器输出的功率应等于注入系统的功率和输出滤波器及连接电抗等效电阻、电抗消耗的功率之和，即：

P_e＝P_o+P_f    (13)

Q_e＝Q_o+Q_f    (14)

逆变器输出的功率为：

Pe=32(edid+eqiq)---(15)]]>

Qe=32(eqid-ediq)---(16)]]>

注入系统的功率为：

Po=32(udid+uqiq)---(17)]]>

Qo=32(uqid-udiq)---(18)]]>

输出滤波器及连接电抗消耗的功率：

Pf=32i2Rf=32(i2d+i2q)Rf---(19)]]>

Qf=32i2ωLf=32(i2d+i2q)ωLf---(20)]]>

联立(13)-(20)式，选择同步旋转坐标系的d轴与接入点(PCC)电压矢量重合，可得：

e_d＝i_dR_f-i_qωL_f+u    (21)

e_q＝i_qR_f+i_dωL_f      (22)

式子(21)、(22)实现了d-q 正序坐标系中电流i_d、i_q到电压e_d、e_q的转换。