[发明专利]一种基于功角的UPQC直接电流预测控制方法

说明书

本发明涉及一种基于功角的UPQC直接电流预测控制方法，在UPQC基础上，基于功角控制策略和有限集模型预测控制(FCS‑MPC)原理，提出了一种基于功角的UPQC直接电流预测控制方法。在本发明所提控制策略下，分别将串、并联APF受控为正弦电流源和正弦电压源，解决网侧电流和负载侧电压质量问题；设计了UPQC在dq坐标系下基于功角的电流预测控制模型，采用FCS‑MPC控制器代替传统直接控制中电流环及PWM调制环节，通过控制串联APF注入电压使电源电压和负载电压相位相差功角δ，进而控制串联APF承担部分负载无功功率需求。本发明所提控制策略避免了串、并联APF变换复杂的电流环PI调节器参数整定及PWM调制环节，简化控制过程，提高串联APF的利用率，减轻并联APF的无功功率负担。

技术领域

本发明涉及电力设备控制技术领域，具体是涉及一种基于功角的UPQC直接电流预测控制方法。

背景技术

近年来，随着电力电子器件和电力装置的广泛应用和分布式电源接入电网，电力系统中的非线性负荷不断增加，大量谐波畸变产生，电能质量问题日益突出。一些常用的电压电流补偿设备和装置在电能质量治理方面功能都较为单一，不能满足多种电能质量协调治理的需求。统一电能质量调节器(UPQC)作为兼具与电源侧相关的电流电能质量问题的控制功能和与负载侧相关的电压电能质量问题治理功能的综合电能质量控制器，受到了广泛关注。针对传统线性算法下UPQC解耦后的系统中仍存在dq两轴量间的交叉量，控制环节存在多个PI控制器，控制参数较多，控制过程复杂的问题，串联侧长时间闲置、并联侧长期重载运行的问题。本发明提出一种基于功角的UPQC直接电流预测控制方法。

发明内容

发明目的：本发明目的是公开一种基于功角的UPQC直接电流预测控制方法，相比较传统线性算法解耦控制策略，本发明提供的控制策略减少控制环节存在的多个PI控制器，减少控制参数，减低控制的复杂程度，提高串联有源电力滤波器的利用率，减轻并联有源电力滤波器无功功率负担。

统一电能质量调节装置,包括串联有源电力滤波器VSC1、并联有源电力滤波器VSC2,串联变压器T、直流母线、直流储能电容C、串联有源电力滤波器低通滤波电抗L₁和并联有源电力滤波器低通滤波电抗L₂、串联有源电力滤波器滤波电容C₁和并联有源电力滤波器滤波电容C₂。

技术方案：为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于功角的UPQC直接电流预测控制方法，该方法如下：

(1)对负载电压进行补偿，在保证补偿后负载电压幅值不变、串联有源电力滤波器电压不超过额定值的前提下，根据补偿后的负载电压，网侧电压，串联补偿电压计算出功角控制策略的功角值；

(2)通过对UPQC系统数据采集，获得k时刻的负载三相电流、负载三相电压、网侧三相电压、串联有源电力滤波器VSC1侧发出电流、串联变压器二次侧电压、并联有源电力滤波器VSC2侧发出电流、并联有源电力滤波器最终流向负载的电流、直流侧母线电压及当前时刻的锁相角；

(3)根据(2)中获得的电压电流量计算出串联有源电力滤波器预测电流的参考电流，并通过延时补偿得到k+1时刻对应的参考电流；

(4)根据(2)中获得的电压电流量计算出并联有源电力滤波器预测电流的参考电流，并通过延时补偿得到k+1时刻对应的参考电流；

(5)根据(2)中获得的电压电流量和预测模型计算出k+1时刻的串联有源电力滤波器输出电流和并联有源电力滤波器输出电流；

(6)将步骤(3)k+1时刻参考电流和步骤(5)串联有源电力滤波器输出电流代入代价函数选取具有最优电压跟随性的开关矢量作为最终优化开关矢量输出，并在下一控制周期作用于串联有源电力滤波器；将步骤(4)k+1时刻参考电流和步骤(5)并联有源电力滤波器输出电流代入代价函数选取具有最优电压跟随性的开关矢量作为最终优化开关矢量输出，并在下一控制周期作用于并联有源电力滤波器。