[发明专利]适用于三相不平衡补偿的控制方法

说明书

一种适用于三相不平衡补偿的控制方法，属于电力系统分析、运行与电能质量综合治理技术领域。本发明的目的是利用提出的级联结构的滤波器提取不平衡电流分量，运用内嵌重复控制器的无差拍控制来跟踪参考电流和生成指令电流的适用于三相不平衡补偿的控制方法。本发明步骤是：补偿系统电路数学模型的建立、级联滤波器、通过级联式复合滤波器和相应的dq变换将不平衡电流中的负序分量和正序无功分量提取出来，然后将其输入无差拍控制环节，生成指令电压，在经过空间矢量脉宽调制，控制逆变器开关管的开断生成补偿电流。本发明避免了电压不稳定时因为锁相环的使用所产生的锁相误差，克服了跟踪参考信号和产生指令信号之间的延迟，提高了参考电流的跟踪精度和补偿电流对不平衡补偿的准确性，使三相不平衡补偿效果更优良。

技术领域

本发明属于电力系统分析、运行与电能质量综合治理技术领域。

背景技术

我国的低压配电网建造时间较早，主要应用于城乡网络，较多的农用负荷导致网络结构混乱、负荷的投入与切出无法控制。据2015年统计，近3年低压配电网三相不平衡度平均为25％，线路损耗近6.5％，电压合格率90.77％，造成低压配电网供电损耗增大，严重影响供电质量及低压配电网的经济运行。随着配电网升级扩大，末端电压降低和三相不平衡等问题更加突出。

三相不平衡、无功不足及低电压等问题是低压配电网损耗增大的主要因素，无功电流在电网中的流动导致线路损耗增大，用户侧电压跌落，变压器的输出容量是会收到无功功率的影响的，无功功率减少能够提高变压器输出的有功容量，提高变压器的利用率。三相不平衡产生负序和零序电流，增加中性线损耗和中性点漂移，有效的补偿不平衡电流，能够增大配电变压器出力，使配电变压器的绕组绝缘不会过热，减缓设备的老化速度，让配电变压器的使用寿命与规定年限相似，达到最优的利用率。因此，三相不平衡的补偿具有重要意义，合适的控制策略能够准确跟踪产生的参考电流，使得生成的补偿电流具有更好的补偿效果，提高补偿装置的补偿性能。

发明内容

本发明的目的是利用提出的级联结构的滤波器提取不平衡电流分量，运用内嵌重复控制器的无差拍控制来跟踪参考电流和生成指令电流的适用于三相不平衡补偿的控制方法。

本发明步骤是：

(1)补偿系统电路数学模型的建立：

u_sa、u_sb和u_sc为三相网侧电压；i_sa、i_sb和i_sc为三相电网注入电流；i_ca、i_cb、i_cc和i_cn分别补偿系统输出的三相电流及中线补偿电流；i_la、i_lb和i_lc为三相负载电流；i_sn为网侧中线电流，i_ln为负载中线电流；u_an、u_bn和u_cn为补偿系统各桥臂对电网的中性点电压；L为补偿系统滤波电感，R和R_n为交流电抗的等效电阻；C₁、C₂为直流侧滤波电容，u_dc1和u_dc2分别为直流侧上下桥臂的电容电压，正常工作时要求u_dc1＝u_dc2＝u_dc；

以流过滤波电感的电流i_ca、i_cb和i_cc为状态变量的回路方程，得到：

将式(1)由abc坐标系变换到αβ0坐标系下：

其中：