一种三相三线制SVG的非对称补偿限流方法技术

本发明专利技术公开了一种三相三线制SVG的非对称补偿限流方法，属于电力系统无功补偿技术领域。本发明专利技术的步骤为：一、获取电网电压的频率和相位信息；二、对电网电压、负载电流及SVG输出电流进行DQ变换，获取其正、负序分量；三、对负载电流的正、负序分量进行DQ逆变换，计算出比例限幅系数A；四、将A与负载电流的正、负序分量的乘积作为SVG指令电流，分别进行闭环反馈控制；五、将反馈控制输出值与相应前馈值、解耦控制输出值叠加，获得输出调制波；六、对调制波进行截断限幅后作为定电压空间矢量算法的输入，得各开关管的工作状态并驱动IGBT。本发明专利技术的限流方法应用于对称和非对称负荷状况及负荷突变时均无任何过流现象，系统工作稳定可靠。

【技术实现步骤摘要】
—种三相三线制SVG的非对称补偿限流方法
本专利技术涉及电力系统无功补偿
，更具体地说，涉及一种三相三线制SVG的非对称补偿限流方法。
技术介绍
当前，由于工业生产中大量非线性、冲击性和波动性负荷的存在给电网带来了日益严重的电能质量问题，甚至威胁电力系统和用户设备的正常运行。因此，电力系统提出了“用户端电能质量就地补偿”的方针，意即是说:如果负荷对电网产生了诸如无功、谐波等污染，则用户必需在负荷侧配置相应的电能质量检测与治理装置来消除这些污染的影响。无功补偿技术一直以来都是电气工程领域内的研究热点，与SVC (Static Var Compensator)动态无功补偿器相比，SVG(Static Var Generator)静止无功发生器具有补偿时间快、可连续补偿、不易产生谐振、可以补偿一定次的谐波等优点。因此，低压SVG是目前解决上述用户端电能质量问题的一种较佳途径。运行于工业现场的SVG都是按照既定补偿容量设计的，但是现场的负载是会不断变化的，SVG需要按照额定容量对输出电流进行限制否则会造成功率器件的损坏。限流的目的是保证功率器件工作在安全区域内，功率器件的额定电流定义为长时间工作时的直流电流。SVG在对三相非对称负荷进行补偿时，三相电流的幅值不同，存在负序电流。如果将负载电流通过DQ变换后得到的正序无功电流的直流信号和负序电流的直流信号分别进行限幅作为SVG的指令信号，由于正序电流和负序电流并非正交，不易求出两合成信号，所以不能有效保证SVG输出的每相电流都不过载。针对此问题，许多专家和学者进行了深入研究。目前，主要是采用如下方法:采样三相负载电流并进行DQ变换，通过电流调节器后再通过DQ逆变换成三相交流信号，然后对三相交流信号(调制波)进行限幅(截断限幅)，这种方法虽然保证了在负载电流超过SVG容量时，SVG发出的电流峰值不会超过IGBT的最大允许值，但是，此时SVG输出的电流为削顶的正弦波，因而引入了谐波，对电网产生了危害。经检索，中国专利申请号201010133724.5，申请日为2010年3月29日，专利技术创造名称为:三电平静止同步补偿器的不平衡补偿方法，该申请案在电网不平衡和负载不对称情况下，检测负载侧不对称电流并进行序分解，将得到的正负序电流分别进行dq变换获得直流参考，用PI解耦控制实现正负序有功、无功电流完全解耦，从而得到三电平STATC0M输出电压的正负序参考电压矢量，最后经简化的三电平SVPWM调制产生PWM驱动信号去控制开关器件的动作来产生需要的补偿电流。该申请案克服了电网不平衡以及负载不对称对三电平STATC0M性能的影响，能够补偿电网不平衡和负载不对称条件下的无功电流和负序电流，维持直流侧电容电压的平衡稳定。但该申请案没有对补偿电流进行必要的限幅，而实际运行过程中，补偿电流的限幅是必不可少的，也是装置可靠运行的必要保证！
技术实现思路
1.专利技术要解决的技术问题本专利技术的目的在于克服现有的三相三线制SVG在三相不对称负荷工况下进行非对称补偿时不能可靠限流，导致功率器件损坏的不足，提供了一种三相三线制SVG的非对称补偿限流方法；本专利技术采用比例限幅和截断限幅相结合的复合限幅方法，使三相三线制SVG系统在丝毫不增加硬件成本的基础上实现在非对称负荷工况下、负载电流变化的任何时刻都能实时可靠的限流，从而保证了功率器件的安全；同时，SVG输出电流为标准的正弦波，降低了对电网的谐波危害。2.技术方案为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为:本专利技术的一种三相三线制SVG的非对称补偿限流方法，其步骤为:步骤一、获取电网电压的实时频率和相位信息；步骤二、犾取二相电网电压并进彳丁双DQ变换，提取二相电网电压的正序和负序分量;步骤三、获取三相负载电流并进行双DQ变换，提取三相负载电流的正序无功电流、负序无功电流和负序有功电流；步骤四、获取SVG输出电流并进行双DQ变换，提取SVG输出电流的正序有功电流和正序无功电流、负序无功电流和负序有功电流； 步骤五、对步骤三获得的正序和负序电流进行DQ逆变换，根据逆变换所得三相交流信号计算比例限幅系数A ;步骤六、将步骤五所得比例限幅系数A分别与步骤三所得正序、负序电流相乘，相乘结果作为SVG指令电流，利用该指令电流对步骤四所述SVG输出电流的正序、负序电流进行闭环反馈控制；步骤七、将步骤六所得闭环反馈输出值与电网电压前馈值、步骤四所述SVG输出电流的正序及负序电流解耦控制输出值进行叠加，再对叠加信号进行DQ逆变换，获得输出调制波；步骤八、对步骤七所得调制波进行截断限幅，限幅后调制波作为定电压空间矢量算法的输入，由此算法得出各个开关管的工作状态并驱动IGBT。更进一步地，步骤五中确定比例限幅系数A的过程为:I)计算DQ逆变换所得三相交流信号中每相电流的有效值，并提取最大的电流有效值Imax ；2)获取SVG三相交流信号中各相允许工作电流的最大值；3)将2)所得工作电流最大值除以I)所得最大电流有效值Imax得系数A ;4)对3)所得系数A进行处理:当A≥I时，令A=1;A<1时，A值不变。更进一步地，I)采用基于四分之一工频周期滑动窗的方式计算三相交流信号中每相电流的有效值。更进一步地，步骤六所述的闭环反馈控制中:比例限幅系数A与步骤三所得三相负载电流的正序无功电流、负序无功电流和负序有功电流的相乘结果作为SVG指令电流，所述指令电流与步骤四所得SVG输出电流的正序无功电流、负序无功电流和负序有功电流对应叠加后经电流调节器输出；所述SVG输出的正序有功电流与直流侧电容器电压的闭环反馈输出值叠加，再经电流调节器输出，实现在运行过程中直流侧电压的稳定控制。3.有益效果采用本专利技术提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果:(I)本专利技术的一种三相三线制SVG的非对称补偿限流方法，对三相负载电流和SVG输出电流进行双DQ变换和双DQ逆变换处理，并创新的采用比例限幅和截断限幅相结合的复合限幅方法，基于四分之一工频周期的滑动窗快速检测各相负载电流有效值，有效实现了三相三线制SVG系统在三相不对称负荷工况下的稳态以及动态突变时的电流补偿及限幅，SVG系统在负荷电流变化的任何时刻都能做到实时可靠的补偿及限幅，避免了功率器件的损坏；同时，SVG的输出电流波形为标准正弦波，降低了对电网的谐波危害；(2)本专利技术的一种三相三线制SVG的非对称补偿限流方法，其基于四分之一工频周期滑动窗的检测算法，可以在5ms之内实现交流有效值的快速检测，大大缩短了补偿限流及出现谐波污染的时间，补偿限流安全可靠，便于推广应用。【附图说明】图1是本专利技术中三相三线制SVG系统与电网及非对称负荷的连接示意图；图2是本专利技术中三相静止坐标系到两相旋转坐标系的abc/ α β /dq坐标变换示意图；图3是本专利技术中对电网电压进行锁相的原理框图；图4是本专利技术中对电网电压进行双DQ变换获取正序、负序分量示意图；图5是本专利技术中对三相负载电流电流进行双DQ变换获取正序、负序分量示意图；图6是本专利技术中对SVG输出电流进行双DQ变换获取正序、负序分量示意图；图7是本专利技术中对负载电流进行有效值检测示意图；图8是本专利技术中采用基于四分之一工频周期滑动窗快速检测负载电流有效值的原理示意图；图9是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三相三线制SVG的非对称补偿限流方法，其步骤为：步骤一、获取电网电压的实时频率和相位信息；步骤二、获取三相电网电压并进行双DQ变换，提取三相电网电压的正序和负序分量；步骤三、获取三相负载电流并进行双DQ变换，提取三相负载电流的正序无功电流、负序无功电流和负序有功电流；步骤四、获取SVG输出电流并进行双DQ变换，提取SVG输出电流的正序有功电流和正序无功电流、负序无功电流和负序有功电流；步骤五、对步骤三获得的正序和负序电流进行DQ逆变换，根据逆变换所得三相交流信号计算比例限幅系数A；步骤六、将步骤五所得比例限幅系数A分别与步骤三所得正序、负序电流相乘，相乘结果作为SVG指令电流，利用该指令电流对步骤四所述SVG输出电流的正序、负序电流进行闭环反馈控制；步骤七、将步骤六所得闭环反馈输出值与电网电压前馈值、步骤四所述SVG输出电流的正序及负序电流解耦控制输出值进行叠加，再对叠加信号进行DQ逆变换，获得输出调制波；步骤八、对步骤七所得调制波进行截断限幅，限幅后调制波作为定电压空间矢量算法的输入，由此算法得出各个开关管的工作状态并驱动IGBT。

【技术特征摘要】
1.一种三相三线制SVG的非对称补偿限流方法，其步骤为: 步骤一、获取电网电压的实时频率和相位信息； 步骤二、获取三相电网电压并进行双DQ变换，提取三相电网电压的正序和负序分量； 步骤三、获取三相负载电流并进行双DQ变换，提取三相负载电流的正序无功电流、负序无功电流和负序有功电流； 步骤四、获取SVG输出电流并进行双DQ变换，提取SVG输出电流的正序有功电流和正序无功电流、负序无功电流和负序有功电流； 步骤五、对步骤三获得的正序和负序电流进行DQ逆变换，根据逆变换所得三相交流信号计算比例限幅系数A ; 步骤六、将步骤五所得比例限幅系数A分别与步骤三所得正序、负序电流相乘，相乘结果作为SVG指令电流，利用该指令电流对步骤四所述SVG输出电流的正序、负序电流进行闭环反馈控制； 步骤七、将步骤六所得闭环反馈输出值与电网电压前馈值、步骤四所述SVG输出电流的正序及负序电流解耦控制输出值进行叠加，再对叠加信号进行DQ逆变换，获得输出调制波； 步骤八、对步骤七所得调制波进行截断限幅，限幅后调制波作为定电压空间矢量算法的输入，由此算法得出各个开关管的工作状态并驱动IGBT。2.根据权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑诗程，方四安，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34