[发明专利]带有谐波电压发生和ZIP虚拟负荷的系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电能质量分析和控制领域，涉及一种带有谐波电压发生和ZIP虚拟负荷的系统及控制方法，既可以模拟电力系统中的本地负载，还可以实现负荷就地消纳的功能，可应用于抽水储能、光伏自清和电动汽车等多种场合，同时系统还具备谐波发生的功能，提高了系统的完备性和新颖性。

背景技术

电力系统中，负载变化导致的电压幅值和频率变化等特性在电力系统是常见现象，为此离网运行控制需要从这些基本的问题着手，以提出可靠有效的解决方法。

目前，关于电力系统中负荷模型的研究已经成为热点，如中国发明专利文献《一种电力系统负荷的建模方法》(公开号101789598A)和《中小水电集群的动态等值方法》(公开号106651641A)，其中：

中国发明专利申请文件(101789598A)于2010年7月28日公开的《一种电力系统负荷的建模方法》，本发明从负荷点分类、负荷模型参数聚合，解决了总体测辩法可辨识性及多解的问题，公开了一种电力系统负荷的建模方法；

中国发明专利申请文件(106651641A)于2017年5月10日公开的《中小水电集群的动态等值方法》，本发明选择等值模型为三阶发电机并联静态ZIP负荷模型，选择中小水电集群送电联络线相量量测数据的有功功率、无功功率、电压、频率作为输入数据为输入，采用自适应控制参数改进差分进化算法来辨识等值模型参数。

纵观现有关于负荷模型的授权专利，其存在的问题如下：

1、负荷模型的建立无法模拟电力系统中的本地负载，更没法实现负荷就地消纳的功能；

2、负荷模型系统大多建立在基波基础上不够全面，没有考虑到包含谐波电压的情况，而电力系统中谐波电压的存在是广泛的，需要列入研究范围之内。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明公开了一种带有谐波电压发生和ZIP虚拟负荷的系统及控制方法，通过采集系统输出电压电流以及给定外部的有功功率和无功功率，根据ZIP虚拟负荷算法，实现ZIP虚拟负荷模型的建立，该控制方法可以模拟电力系统中的本地负载，并实现负荷就地消纳的功能。

本发明的目的是这样实现的。

本发明提供了一种带有谐波电压发生和ZIP虚拟负荷的系统，包括电网、三相STS静态切换开关、谐波发生模块、三相串联耦合式变压器组和ZIP虚拟负荷模块；所述谐波发生模块包括直流源、三相三电平PWM逆变器、三相LC滤波器和三相STS₁静态切换开关；所述ZIP虚拟负荷模块包括电容C、三相三电平PWM变流器和三相L型滤波器；

所述电网三相输出端与所述三相STS静态切换开关输入端一一对应连接，所述三相STS静态切换开关输出端与所述三相串联耦合式变压器组副边输入端一一对应连接；所述直流源输出端与所述三相三电平PWM逆变器输入端一一对应连接，所述三相三电平PWM逆变器输出端与所述三相LC滤波器的电感输入端一一对应连接，所述三相LC滤波器的电容输出端与所述三相STS₁静态切换开关输入端一一对应连接，所述三相STS₁静态切换开关输出端与所述三相串联耦合式变压器组原边输入端一一对应连接，所述三相串联耦合式变压器组原边输出端与所述三相LC滤波器的电容中性点N短接；所述三相串联耦合式变压器组副边输出端与所述三相L型滤波器输入端一一对应连接，所述三相L型滤波器输出端与所述三相三电平PWM变流器输入端一一对应连接，所述三相三电平PWM变流器输出端与电容C一一对应连接。

本发明还提供了一种带有谐波电压发生和ZIP虚拟负荷的系统的控制方法，包括以下步骤：

步骤1，先采集一个开关周期内所述三相串联耦合式变压器组副边输出端三相相电压u_a、u_b、u_c和三相电流i_a、i_b、i_c，然后先通过坐标变换分别得到三相相电压αβ轴分量u_α、u_β和三相电流αβ轴分量i_α、i_β，再通过相角检测得到锁相角γ；

所述坐标变换公式分别为：

所述相角检测公式为：