[发明专利]基于统一电能质量调节器的电网电能质量控制系统及方法

摘要

一种基于统一电能质量调节器的电网电能质量控制系统及方法，该系统包括串联MMC、并联MMC、控制电路；串联MMC、并联MMC形成基于MMC的统一电能质量调节器UPQC拓扑结构，分别通过变压器连接至电网侧和负载侧。该方法包括abc静止坐标系下的MMC模型变换得到dq旋转坐标系下的微分方程矩阵模型；获得MMC在dq旋转坐标系下的串联MMC、并联MMC的小信号模型；利用并联MMC输出补偿电流和稳定直流侧电压；利用串联MMC输出补偿电压。本发明针对基波正序电压分量、基波正序电流分量采用PI调节器，其他分量采用准PR调节器实现无静差控制，不仅针对畸变、谐波及无功功率等情况进行补偿，还对不平衡电源电压及不平衡负载的情况进行补偿，使负载得到可靠供电。

主权项

1.一种电网电能质量控制方法，采用一种基于统一电能质量调节器的电网电能质量控制系统，该系统包括：串联于电网和负载之间的模块化多电平换流器即串联MMC；与负载并联的模块化多电平换流器即并联MMC；控制电路：根据电网侧电压、电流信号和负载侧电压、电流信号，分别通过串联MMC和并联MMC补偿控制电网侧引起的电压质量问题和负载侧引起的电流质量问题；串联MMC、并联MMC共用直流环节，形成基于MMC的统一电能质量调节器UPQC拓扑结构，串联MMC、并联MMC分别通过变压器连接至电网侧和负载侧，控制电路包括串联侧控制器、并联侧控制器，分别连接串联MMC、并联MMC；该方法包括：步骤1、利用基尔霍夫电压定律、电流定律分析串联MMC、并联MMC的各相上下桥臂与直流侧组成的回路，得到abc静止坐标系下的MMC模型，利用Park变换矩阵将abc静止坐标系下的模型进行变换，得到dq旋转坐标系下的微分方程矩阵模型；步骤3、并联侧控制器利用并联MMC输出补偿电流和稳定直流侧电压；所述步骤3包括：步骤3‑1、串联MMC、并联MMC所形成的基于MMC的统一电能质量调节器UPQC拓扑结构中，并联侧控制策略采用双环控制，电压外环采用PI控制来维持直流侧电压，电流内环采用前馈解耦控制对并联MMC网侧电流的d轴分量、q轴分量进行解耦控制；步骤4、串联侧控制器利用串联MMC输出补偿电压；所述步骤4包括：步骤4‑1、串联MMC、并联MMC所形成的基于MMC的统一电能质量调节器UPQC拓扑结构中，串联侧控制策略采用双环控制，电压外环采用PI控制获得电流内环的参考指令值，电流内环采用前馈解耦控制对串联MMC网侧电流的d轴分量、q轴分量进行解耦控制；步骤4‑2、将电网电压与负载电压参考值的差值作为电压补偿量注入电网；其特征在于，该方法还包括：步骤2、采用小信号分析的方法，将dq旋转坐标系下的微分方程矩阵模型中的电气量用小信号表示，获得MMC在dq旋转坐标系下的串联MMC、并联MMC的小信号模型；所述步骤3还包括：步骤3‑2、将负载电流与基波正序有功电流的差值作为电流补偿量注入电网；步骤3‑3、电流内环控制过程中在负载电流发生畸变和不平衡时，基波正序电流分量采用PI调节器实现无静差控制，其它电流分量采用准PR调节器实现无静差控制；所述步骤4还包括：步骤4‑3、在电网电压发生畸变和不平衡时，电流内环的基波正序电压分量采用PI调节器实现无静差控制，其它电压分量采用准PR调节器实现无静差控制。