[发明专利]无功负序谐波电流PI无静差解耦控制方法

摘要

本发明涉及一种无功负序谐波电流PI无静差解耦控制方法，属于电工类用户电力技术领域。本发明主要针对DSTATCOM、APF等电能质量治理装置的电流PI跟踪控制，在各补偿电流分量对应的SFR中，通过简单算法转换，采用消除由其他电流分量形成的交流扰动量的方法，获得该补偿电流分量的直流量，实现对指令电流的PI无静差跟踪。采用该方法，装置不但能实现在SFR中对无功或负序或某次谐波电流分量的单独无静差跟踪补偿，还能实现对上述各电流分量的综合PI无静差补偿。相比较于其他SFR中的补偿方法，该方法算法简单，易于工程实现，不但控制精度高，且由于没有包含延时环节，实时性强。

主权项

1.无功负序谐波电流PI无静差解耦控制方法，其特征是包括如下步骤：1)运用dqo同步旋转坐标变换，将三相三线制不平衡畸变负载电流i_a、i_b、i_c从三相静止abc坐标系中变换到指定的旋转坐标系中，所述指定的旋转坐标系是指m次正序旋转坐标系和m次负序旋转坐标系，m＝1、2、3、…，并利用低通滤波器将对应旋转坐标系中的直流量和交流量分离出来：设三相三线制任意三相不平衡畸变负载电流为i_a、i_b、i_c，运用对称分量法表示如下式ik=Σm(ikm++ikm-)---(1)]]>式中，k＝a、b、c；m≥1为谐波次数；分别为各次谐波正序、负序分量；将基波分量看成次数为1的谐波分量，各次谐波正序、负序分量表示为式中，和分别为第m(≥1)次谐波正、负序分量的幅值和初相角；设C_m1、C_m2分别为第m次同步旋转坐标系按逆时针和顺时针旋转时的三相静止坐标系到对应同步旋转坐标系的变换矩阵，C_m1为正序变换矩阵，C_m2为负序变换矩阵；在式(4)中，令m＝1，运用矩阵C₁₁变换，将(2)和(3)式表示的三相电流分量变换到基波正序同步旋转坐标系中：式中：和分别为第m次正序、负序电流变换后对应的正序同步旋转坐标dq轴上各分量；对式(6)利用低通滤波器将基波正序电流分量在基波正序同步旋转坐标中所呈现的直流量滤出：对式(7)中基波负序电流分量在基波正序同步旋转坐标中所呈现的交流量作变换整理后得式中为了区别基波负序电流分量在基波负序同步旋转坐标中所呈现的直流分量将基波负序电流分量在基波正序同步旋转坐标中的交流量表示为运用矩阵C₁₂变换，将(2)和(3)式表示的三相电流分量变换到基波负序同步旋转坐标中：对式(11)利用低通滤波器将基波负序电流分量在基波负序同步旋转坐标中所呈现的直流量滤出：对式(10)中基波正序电流分量在基波负序同步旋转坐标中所呈现的交流量作变换整理：式中，为了区别基波正序电流分量在基波正序同步旋转坐标中所呈现的直流分量将基波正序电流分量在基波负序同步旋转坐标中的交流量表示为2)将基波正序同步旋转坐标中基波负序交流量用基波负序同步旋转坐标中的基波负序直流量表现出来；将基波负序同步旋转坐标中的基波正序交流量用基波正序同步旋转坐标中的基波正序直流量表现出来，过程如下：结合式(8)、式(13)可得：id1+~iq1+~=Tid1+iq1+---(14)]]>结合式(9)、式(12)可得：id1-~iq1-~=Tid1-iq1----(15)]]>3)运用dqo同步旋转坐标变换，将三相补偿电流i_Ca、i_Cb、i_Cc从三相静止abc坐标系中变换到指定的旋转坐标系中，所述指定的旋转坐标系是指m次正序旋转坐标系和m次负序旋转坐标系，m＝1、2、3、…；在式(4)中，令m＝1，运用矩阵C₁₁变换和C₁₂变换，将三相补偿电流i_Ca、i_Cb、i_Cc变换到基波正序同步坐标系和基波负序同步坐标系中；设经过基波正序同步旋转坐标变换后基波正序同步旋转坐标系中的补偿电流为i_Cd1、i_Cq1；经过基波负序同步旋转坐标变换后基波负序同步旋转坐标系中的补偿电流为i_Cd2、i_Cq2；4)结合步骤2、步骤3，消除基波正序同步旋转坐标系上补偿电流i_Cd1、i_Cq1和基波负序同步旋转坐标上补偿电流i_Cd2、i_Cq2中的交流扰动量，使得基波正序同步旋转坐标系上补偿电流i_Cd1、i_Cq1中仅包含直流量该直流量对应补偿电流的基波正序分量；使得基波负序同步旋转坐标上补偿电流i_Cd2、i_Cq2中仅包含直流量该直流量对应补偿电流的基波负序分量；具体方法为：iCd1+=iCd1-id1-~---(16)]]>iCq1+=iCq1-iq1-~---(17)]]>iCd1-=iCd2-id1+~---(18)]]>iCq1-=iCq2-iq1+~---(19)]]>5)将基波正序同步旋转坐标上补偿电流直流分量和指令电流相比较，通过PI调节器输出SPWM调制波，并与三角载波相比较，生成触发脉冲；将基波负序同步旋转坐标上补偿电流直流分量和指令电流相比较，通过PI调节器输出SPWM调制波，并与三角载波相比较，生成触发脉冲，其中：id1+*=0,]]>iq1+*=iq1+,]]>id1-*=id1-,]]>iq1-*=iq1-;]]>6)按照步骤1)～5)，当在补偿基波无功和基波负序的同时，需要补偿一种或几种次数谐波即m≥2时，增加相应次数的正序和负序同步坐标系及其变换。