[发明专利]一种感应混合型统一电能质量控制器及其控制方法

权利要求书

1.一种感应混合型统一电能质量控制器，其特征在于，包括串联变压器(2)、感应滤波变压器(3)、并联补偿单元(5)、串联补偿单元(6)和直流侧电容(7)；所述的串联变压器的一次绕组串接在电网和感应滤波变压器的一次绕组之间，二次绕组与串联补偿单元连接；

所述的感应滤波变压器的网侧绕组采用YYD接线方式，一次侧绕组采取星形接法通过串联变压器与电网连接；二次侧绕组采取星形接法与负载相连；滤波绕组接成三角形与并联补偿单元相连；

所述的串联补偿单元包括LC滤波支路和NPC型三电平PWM变流器；

所述的并联补偿单元包括双调谐滤波支路和NPC型三电平PWM变流器；所述的双调谐滤波支路谐振频率设定在6次及12次谐波；

串联补偿单元的NPC型三电平PWM变流器和并联补偿单元的NPC型三电平PWM变流器的直流侧均与所述的直流侧电容相连；

并联补偿单元的参考电流满足：

其中，i_ra，i_rb和i_rc分别为并联补偿单元a,b和c相的参考电流；N_i1、N_i2、N_i3分别为感应滤波变压器网侧绕组、负载绕组的匝数和滤波绕组的匝数；i_la，i_lb和i_lc分别为负载a，b和c相的电流。

2.根据权利要求1所述的感应混合型统一电能质量控制器，其特征在于，串联补偿单元的参考电压u_cr[a,b,c]为

其中，N₁、N₂分别为串联变压器一次侧和二次侧绕组的匝数；u_L[a,b,c]^*为期望的正常时的负载电压，u_s[a,b,c]为电网电压。

3.一种感应混合型统一电能质量控制器的控制方法，其特征在于，采用权利要求1～2任一项所述的感应混合型统一电能质量控制器；

控制方法涉及SGDFT锁相环、并联补偿单元复合控制和串联补偿单元复合控制。

4.根据权利要求3所述的感应混合型统一电能质量控制器的控制方法，其特征在于，SGDFT锁相环由基波正序分离器、电压归一化和SRF-PLL三部分组成；首先将采集的线电压u_sab和u_sca通过T_ln转换为相电压u_sn[a,b,c]，经过T_3s-2s转换到两相静止坐标系下，然后通过基于SGDFT滤波器和对称分量法的基波正序分离器提取出基波正序电压，然后采用电压归一化消除输入电压幅值变化对SRF-PLL的不利影响，最后由SRF-PLL计算基波正序相位θ_p。

5.根据权利要求4所述的感应混合型统一电能质量控制器的控制方法，其特征在于，并联补偿单元复合控制包括参考电流计算、直流电压控制、输出电流控制、电压前馈和中点电位平衡控制；

其中，负载电流经SGDFT提取出谐波分量，叠加上直流电压的PI控制器输出后进入公式计算出参考电流i_r[a,b,c]，经T_3s-2r转换到两相旋转坐标系下后采用PR控制器来实现电流无静差调节，电流控制器输出仍需经T_2r-3s转换到三相静止坐标系下，再叠加上负载电压完成电压前馈以抑制负载电压的扰动，最后经过中点电压平衡策略后形成调制信号，PR控制器的传递函数G_idq(s)调谐在6次和12次谐波处，表达式为：

其中k_pi为PR控制器的比例系数，6次和12次控制器比例系数均取10；k_in为PR控制器的谐振系数，6次和12次控制器谐振系数分别取640和320；w_n为谐振频率，6次谐振频率为600π，12次谐振频率为1200π。

6.根据权利要求5所述的感应混合型统一电能质量控制器的控制方法，其特征在于，串联补偿单元复合控制包括参考电压计算，输出电压控制、电流前馈控制；其中，由期望的负载线电压u_ln^*计算期望的负载相电压u_L[a,b,c]^*，再根据公式结合电网电压u_s[a,b,c]计算电压参考u_cr[a,b,c]，电压控制时，在两相旋转坐标系下采用PR控制器跟踪参考电压，再叠加上电流前馈控制消除负载电流的扰动，归一化后生成调制信号。