[发明专利]基于PAC的UPQC无缝切换功率协调控制策略

权利要求书

1.一种基于PAC的UPQC无缝切换功率协调控制策略，其特征在于：其包括以下步骤：

S1、确定负载所需的无功功率是否超出串联补偿器容量限制，计算串联补偿器能输出的最大功率角δ_max，在电压正常运行工况下选择最灵敏功率角进行控制，实现不同运行状态之间的无缝灵活切换；

串联补偿器能够输出的最大功率角δ_max由式(1)确定，其中U_srmax表示串联补偿器可输出的最大补偿电压，U_s表示电网电压的实际幅值，

S2、对串并联补偿器与直流储能单元三者间的功率进行功率流动分析，确定功率协调控制策略模型，功率协调控制策略模型包括串联补偿单元、并联补偿单元以及直流储能单元，所述功率协调控制策略模型采用串并联部分运用最灵敏功率角控制方法，直流储能单元采用常规电压外环与电流内环进行双环控制以维持直流母线恒定，并根据电压波动情况与模型中的有功环流协调控制串并联补偿器之间的能量以有效平抑有功环流；

S3、选定最灵敏功率角作为稳定运行工况下的UPQC功率控制角，以实现UPQC整个装置的控制在电网电压不同运行工况之间的灵活无缝切换；

S4、不同电压运行工况下，重复步骤S2-S3，对功率协调控制策略模型进行修正，获得最优功率协调控制策略模型，采用最灵敏功率角进行控制，在实现动态调整的前提下提高动态响应速度，合理分配UPQC容量，降低装置的整体容量；

步骤S3中最灵敏功率角的选取原则如下：

当串联补偿器的容量满足负载无功功率需求时，即Q_{se_max}≥Q_L，选取仅由串联补偿器单独补偿负载全部无功功率时的功率角的二分之一；

当串联补偿器的容量不足以满足负载所需的无功功率时，即Q_{se_max}＜Q_L，选取串联补偿器最大补偿功率时的功率角的二分之一；

始终保证在正常稳定运行工况下，采用最灵敏功率角控制，以期在电源电压发生暂降或暂升等突发故障时，能够实现不同控制状态间的无缝切换；

步骤S3中选择最灵敏功率角的具体计算步骤为：

S31、在维持负载电压幅值不变的基础上，串联补偿器输出电压且与电源电压之间的角度为通过公式(2)确定功率角：

S32、定义无缝切换功率协调控制策略分析及设计矩阵为式(3)：

S33、定义电压暂降系数k如式(4)所示：

S34、控制串联补偿器输出电压与电源电流之间存在一个角度差故串联补偿器输出的电压幅值和角度分别如式(5)和式(6)所示：

S35、进一步求得串联补偿器注入的有功功率和无功功率如式(7)和式(8)所示：

S36、并联补偿器注入的电流幅值和角度分别如式(9)和式(10)所示：

S37、进一步求得并联补偿器注入的有功功率和无功功率如式(11)和式(12)所示：

其中P_se表示串联补偿器输出的有功功率，Q_se表示串联补偿器输出的无功功率，P_sh表示并联补偿器输出的有功功率，Q_sh表示并联补偿器输出的无功功率，表示并联补偿器输出的电流，表示并联补偿器的电流注入角度，U_s表示电网电压的实际幅值。