一种电压型三电平SVG直接功率控制方法技术

本发明专利技术公开了一种电压型三电平SVG直接功率控制方法，采用电压型三电平中点钳位变流器，按以下步骤实施；步骤1，采集三相电压ua、ub、uc和电流ia、ib、ic的瞬时值，计算瞬时有功功率p和瞬时无功功率q；步骤2，确定有功功率偏差变量Sp和无功功率偏差变量Sq；步骤3，确定中点电压偏差变量Sn；步骤4，采用目标函数优化法确定DPC策略的最终开关状态；步骤5，控制开关器件，使系统实际输出功率达到设定要求。该方法可保持直流电容电压的稳定，可实现瞬时有功功率和瞬时无功功率的精确控制，且不会引起系统瞬时功率异常波动，利用目标函数的方法将系统有功功率误差、无功功率误差和中点电压误差进行整体控制，控制环路相对简单，应用效果好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力电子与电力系统
，具体涉及一种电压型三电平SVG直接功率控制方法。
技术介绍
作为电能质量控制的重要一环，无功功率补偿在提高供电和用电设备的安全可靠运行、提高功率因数、降低电路损耗、减少设备容量等许多方面作用非常明显。随着电力电子技术的发展，静止无功发生器(Static Var Generator，SVG)日益受到学术界和工业界的重视，近年来取得重大技术突破。特别是三电平SVPWM的应用，使得三电平SVG输出电流谐波含量低、开关器件承受电压应力小、更适用于中高压场合，成为了研究的热点。高性能控制策略是三电平SVG研究的一个热点问题。目前，在三电平SVG中，最常用的高性能控制策略是电压定向矢量控制策略(Voltage Oriented Control Strategy即VOC策略)。1983年，Akagi H教授提出了著名的瞬时功率理论(pq理论)，为新的电力电子变流器控制策略的产生提供了重要理论基础；20世纪80年代中期，日本的Takahashi I教授和德国鲁尔大学的Depenbrock M教授分别提出了圆形直接转矩控制方案和六边形直接转矩控制方案。1991年，Ohnishi T结合瞬时功率理论和直接转矩控制的思想提出了DPC策略，他将瞬时有功功率、无功功率用于PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)变流器闭环控制系统中，形成了直接功率控制策略(Direct Power Control Strategy即DPC策略)。自此以后，DPC策略被不断的发展，应用于各种电力电子变流器与各种应用环境中。相对于VOC策略，DPC策略不需要旋转变换，它直接选择合适的矢量实现对瞬时功率的控制，从而具有算法简单、动态响应更好等优点。然而，由于三电平SVG的特殊性及矢量复杂性，DPC策略的应用远不如VOC策略广泛。进一步的研究发现，现有的三电平DPC策略在某些区域会引起瞬时有功功率的异常波动，这大大增加了系统输出电压、电流的THD(Total Harmonic Distortion，总谐波失真)值。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种电压型三电平SVG直接功率控制方法，解决了现有三电平DPC策略在某些区域会引起瞬时有功功率的异常波动的问题。本专利技术所采用的技术方案是，一种电压型三电平SVG直接功率控制方法，具体按照以下步骤实施：步骤1：采集电压型三电平中点钳位拓扑电路交流侧三相电压ua、ub、uc和电流ia、ib、ic的瞬时值，计算得到系统瞬时有功功率p和瞬时无功功率q；步骤2：确定有功功率偏差变量Sp和无功功率偏差变量Sq；步骤3：采集两个直流电容电压情况，确定中点电压偏差变量Sn；步骤4，根据Sp、Sq和Sn，确定DPC策略的候选矢量，根据各矢量对系统瞬时功率的影响，对系统中点电压平衡的影响，采用目标函数优化法确定DPC策略的最终开关状态；步骤5，根据步骤4中的开关状态，控制每相各开关器件的打开和关闭，使系统实际输出功率达到设定要求。本专利技术的特点还在于：步骤1中系统瞬时有功功率p和瞬时无功功率q的公式为： p = u a i a + u b i b + u c i c q = 1 3 [ ( u b - u c ) i a + ( u c - u a ) i b + ( u a - u b ) i c ] - - - ( 1 ) . ]]>步骤2中根据公式(2)确定有功功率偏差变量Sp和无功功率偏差变量Sq：其中，x＝p,q，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电压型三电平SVG直接功率控制方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1：采集电压型三电平中点钳位拓扑电路交流侧三相电压ua、ub、uc和电流ia、ib、ic的瞬时值，计算得到系统瞬时有功功率p和瞬时无功功率q；步骤2：确定有功功率偏差变量Sp和无功功率偏差变量Sq；步骤3：采集两个直流电容电压情况，确定中点电压偏差变量Sn；步骤4，根据Sp、Sq和Sn，确定DPC策略的候选矢量，根据各矢量对系统瞬时功率的影响，对系统中点电压平衡的影响，采用目标函数优化法确定DPC策略的最终开关状态；步骤5，根据步骤4中的开关状态，控制每相各开关器件的打开和关闭，使系统实际输出功率达到设定要求。

【技术特征摘要】
1.一种电压型三电平SVG直接功率控制方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1：采集电压型三电平中点钳位拓扑电路交流侧三相电压ua、ub、uc和电流ia、ib、ic的瞬时值，计算得到系统瞬时有功功率p和瞬时无功功率q；步骤2：确定有功功率偏差变量Sp和无功功率偏差变量Sq；步骤3：采集两个直流电容电压情况，确定中点电压偏差变量Sn；步骤4，根据Sp、Sq和Sn，确定DPC策略的候选矢量，根据各矢量对系统瞬时功率的影响，对系统中点电压平衡的影响，采用目标函数优化法确定DPC策略的最终开关状态；步骤5，根据步骤4中的开关状态，控制每相各开关器件的打开和关闭，使系统实际输出功率达到设定要求。2.根据权利要求1所述的一种电压型三电平SVG直接功率控制方法，其特征在于，所述步骤1中系统瞬时有功功率p和瞬时无功功率q的公式为： p = u a i a + u b i b + u c i c q = 1 3 [ ( u b - u c ) i a + ( u c - u a ) i b + ( u a - u b ) i c ] - - - ( 1 ) . ]]>3.根据权利要求1所述的一种电压型三电平SVG直接功率控制方法，其特征在于，所述步骤2中根据公式(2)确定有功功率偏差变量Sp和无功功率偏差变量Sq：其中，x＝p,q，p*由直流侧给定电压Udc*与直流侧总电压Udc的差值经过PI控制器得到，q*由系统设定，Hp为瞬时有功功率的滞环宽度，Hq为瞬时无功功率的滞环宽度，Hp和Hq由系统设定。4.根据权利要求1所述的一种电压型三电平SVG直接功率控制方法，其特征在于，所述步骤3中根据公式(3)确定中点电压偏差变量Sn： S n = 1 , u c 1 - u c 2 > H n 0 , u c 1 - u c 2 < - H n - - - ( 3 ) ]]>其中，uc1和uc2分别为上下电容电压，Hn为中点电压的波动幅值，由系统设定。5.根据权利要求1所述的一种电压型三电平SVG直接功率控制方法，其特征在于，所述步骤4具体为：步骤4.1：根据Sp、Sq，进行候选矢量初选①若则要求矢量满足 3 U 2 - 3 Uu r d - ωL s q > 0 ωL s p + 3 Uu r q > 0 - - - ( 4 ) ]]>②若则要求矢量满足 3 U 2 - 3 Uu r d - ωL s q > 0 ωL s p + 3 Uu r q < 0 - - - ( 5 ) ]]>③若则要求矢量满足 3 U 2 - 3 Uu r d - ωL s q < 0 ωL s p + 3 Uu r q > 0 - - - ( 6 ) ]]>④若则要求矢量满足 3 U 2 - 3 Uu r d ...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫娜，朱岸明，魏磊，姜宁，赵刚，严欢，王炜，
申请(专利权)人：国网陕西省电力公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：陕西;61