[发明专利]适用于三相不平衡补偿的控制方法

摘要

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。

主权项

1.一种适用于三相不平衡补偿的控制方法，其特征在于：其步骤是：(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：i_α、i_β和i₀为i_ca、i_cb和i_cc在αβ0坐标系中的表示；u_α、u_β和u₀为u_an、u_bn和u_cn在由αβ0坐标系中的表示；u_sα、u_sβ和u_s0为u_sa、u_sb和u_sc在αβ0坐标系中的表示；C为从abc坐标系变换到αβ0坐标系的变换公式；以α轴为例，得到补偿装置传递函数G₀(s)为：(2)级联滤波器二阶滤波器的传递函数为：式中：ω_c为带通滤波器截止频率；ζ为阻尼系数；设计二阶正序滤波器，将式(4)中的s用s‑jω₀替代：式中式中：ω₀为基波角频率；i_αβ是基波电流在αβ坐标系中的表示；是基波正序电流在αβ坐标系中的表示；二阶正序复数滤波器的传递函数G⁺(s)为：搭建具有正序电流检测功能的二阶滤波器模型，将式(5)左右两边进行展开归纳整理为：式中为经过正序滤波器得到的正序电流；一阶负序滤波器的传递函数G^‑(s)为：二阶正序复数滤波器和一阶负序滤波器构成级联式复合滤波器；(3)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；i_l(a,b,c)为负载三相电流，i_c(a,b,c)为补偿系统输出三相电流，u_s(a,b,c)为网侧三相电压，为经过正序滤波器得到的正序电流，为经过负序滤波器得到的负序电流，为正序无功电流，u_ref为经过无差拍控制输出的指令电压值；对式(2)进行离散化可得：式中：T_s为开关周期；i_m(k)(m＝α,β,0)为并联型补偿装置实际输出电流；i_m(k+1)(m＝α,β,0)为下一采样时刻补偿电流；下一采样时刻的补偿电流则式(9)可表示为：补偿装置控制系统电流环重复控制脉冲传递函数为：电流环的闭环传递函数φ(z)为：