一种中压供电质量综合提升装置的并网运行控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于电力系统输配电技术领域，提供一种中压供电质量综合提升装置的并网运行控制方法，包含功率、频率、电压三大控制回路，功率控制根据电网注入有功功率与负载吸收有功功率得到电网电压与负载电压相角差的参考值，频率控制根据电网电压与负载电压相角差的实际值与参考值得到负载电压角频率与相角的参考值，电压控制采用电压外环与电流内环的双闭环控制策略，并在电流内环前引入变流器前馈电流与电网电压补偿电流来应对负载功率与电网电压发生较大变化时的扰动。本发明专利技术实现了对装置中负载电压幅值与相角的独立快速有效控制，能够实现多种电能质量事件的综合治理，满足了负载侧高敏感用户的高供电可靠性需求。负载侧高敏感用户的高供电可靠性需求。负载侧高敏感用户的高供电可靠性需求。

【技术实现步骤摘要】
一种中压供电质量综合提升装置的并网运行控制方法


[0001]本专利技术属于电力系统输配电
，更具体地，涉及一种中压供电质量综合提升装置的并网运行控制方法。

技术介绍

[0002]以微电子、生物医药、精密制造、数据中心等为典型代表的高敏感用户具有经济产值高、示范效应强等特点，是服务国民经济发展的重要力量。但高敏感用户的用电设备也对电能质量和供电可靠性提出了更高的要求，短暂的电能质量问题可能会导致巨大的经济损失，造成严重的社会影响。同时，国内高新技术厂商的快速增多，也使得供电质量提升技术发展和产业需求呈现出由单一、分散、低压向综合、集中、中高压演进的趋势，高敏感用户对供电质量的集中综合提升需求日趋强烈，市场规模日益扩大。因此，针对中压大容量供电质量综合提升装置关键技术的研究与开发意义重大，已成为行业关注的热点问题。
[0003]市面上虽存在一些可用于改善电网侧电能质量的成熟技术，如有源电力滤波器(APF)、静止无功补偿器(SVC)、静止无功发生器(SVG)、动态电压补偿器(DVR)，其中，APF用于抑制电网谐波，SVC与SVG用于补偿电网无功功率，减少电网电压的跌落和闪变，DVR用于补偿电网电压暂降。上述装置的功能都较为单一，因此，若要实现多种电能质量问题的综合有效处理，则需要同时投入多种装置，这不仅会增加设备的成本，还将面临着不同装置间耦合带来的控制策略复杂和运行效果减弱等问题。
[0004]为有效解决上述多种装置联合治理方案的缺陷，面向电网侧电能质量问题保证负载侧高质量供电的技术路线得到了广泛的关注与研究。基于柴油动态旋转不间断电源的拓扑结构和静态变换器，ABB公司的Nick Elliott与Robert Turner在文献《A new UPS topology for multi
‑
megawatt medium voltage power protection》中提出了一种阻抗隔离型UPS，实现了较高的工作性能与效率。但阻抗隔离型UPS拓扑中的升压变压器使得设备的占地体积较大，且设备低压侧变流器中数值较大的运行电流也对滤波电路和控制器的设计都提出了更高的要求。此外，ABB公司的阻抗隔离型UPS是通过对电池簇进行串并联来实现其高电压与大容量，这使得设备的故障检修都较为困难，且难以实现容量的扩充。
[0005]“一种中压供电质量综合调节系统”专利(公开号CN112531711A)中提出了一种新型中压供电质量综合提升装置，其采用功率单元级联模块的方式实现了将变换器直挂于中压供电系统，有效地解决了ABB公司阻抗隔离型UPS的缺陷，实现了电网多种电能质量事件的综合有效治理。专利中虽然提出了中压供电质量综合提升装置的基本拓扑，但并未对装置处于并网运行时电能质量调节的控制方法进行研究与阐述。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的就是为了克服上述技术的不足之处，提供一种中压供电质量综合提升装置的并网运行控制方法，基于本专利技术的控制方法，装置能够有效应对并网运行时的多种电能质量事件，实现负载供电质量的综合提升，满足高敏感用户对于供电可靠性需求。
[0007]本专利技术的目的是通过以下技术措施实现的。
[0008]一种中压供电质量综合提升装置的并网运行控制方法，包含以下步骤：
[0009](1)功率控制：
[0010](1
‑
1)采集中压供电质量综合提升装置中电网注入有功功率P
G
、负载吸收有功功率P
L
和变流器吸收有功功率指令值P
bat
，其中P
bat
用于控制中压供电质量综合提升装置中储能系统的充电功率；
[0011](1
‑
2)将负载吸收有功功率P
L
与变流器吸收有功功率指令值P
bat
相加后得到负载和变流器总吸收有功功率P
T
；
[0012](1
‑
3)对电网注入有功功率P
G
与负载和变流器总吸收有功功率P
T
做差得到有功功率实际差值ΔP；
[0013](1
‑
4)将有功功率实际差值ΔP输入到控制器A中，得到电网电压与负载电压的相角差理论参考值δ
ref1
，电网电压与负载电压的相角差理论参考值δ
ref1
通过限幅环节后得到电网电压与负载电压的相角差参考值δ
ref
；其中，控制器A为比例控制器、比例积分控制器、比例积分微分控制器、比例微分控制器、比例谐振控制器、无差拍控制器、或滞环控制器；
[0014](2)频率控制：
[0015](2
‑
1)采集中压供电质量综合提升装置中电网电压与负载电压的相角差实际值δ和电网电压角频率w
G
；
[0016](2
‑
2)对功率控制回路输出的电网电压与负载电压的相角差参考值δ
ref
和电网电压与负载电压的相角差实际值δ做差得到相角差实际差值Δδ；
[0017](2
‑
3)将相角差实际差值Δδ输入到控制器B中，得到负载电压与电网电压的角频率偏差参考值Δw
ref
，其中，控制器B为比例控制器、比例积分控制器、比例积分微分控制器、比例微分控制器、比例谐振控制器、无差拍控制器、或滞环控制器；
[0018](2
‑
4)将负载电压与电网电压的角频率偏差参考值Δw
ref
与电网电压角频率w
G
相加后再通过一个角频率限幅环节后得到负载电压角频率参考值w
ref
，然后将w
ref
输入到积分控制器中得到负载电压相角参考值θ
ref
；
[0019](3)电压控制：
[0020](3
‑
1)采取电压外环和电流内环的双环控制，实时采取装置中负载三相电压U
L
与变流器输出三相电流I
C
；
[0021](3
‑
2)分别对负载三相电压U
L
、变流器输出三相电流I
C
做派克变换，派克变换旋转角为负载电压相角参考值θ
ref
，得到负载三相电压U
L
的d轴分量U
Ld
与q轴分量U
Lq
、变流器输出三相电流I
C
的d轴分量I
Cd
与q轴分量I
Cq
；
[0022](3
‑
3)对负载三相电压d轴分量参考值U
Ldref
与负载三相电压U
L
的d轴分量U
Ld
做差后输入到控制器C中，得到电压外环生成的变流器输出三相电流d轴分量参考值I
Cdref1
，其中，控制器C为比例控制器、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中压供电质量综合提升装置的并网运行控制方法，其特征在于该方法包含以下步骤：(1)功率控制：(1
‑
1)采集中压供电质量综合提升装置中电网注入有功功率P
G
、负载吸收有功功率P
L
和变流器吸收有功功率指令值P
bat
，其中P
bat
用于控制中压供电质量综合提升装置中储能系统的充电功率；(1
‑
2)将负载吸收有功功率P
L
与变流器吸收有功功率指令值P
bat
相加后得到负载和变流器总吸收有功功率P
T
；(1
‑
3)对电网注入有功功率P
G
与负载和变流器总吸收有功功率P
T
做差得到有功功率实际差值ΔP；(1
‑
4)将有功功率实际差值ΔP输入到控制器A中，得到电网电压与负载电压的相角差理论参考值δ
ref1
，电网电压与负载电压的相角差理论参考值δ
ref1
通过限幅环节后得到电网电压与负载电压的相角差参考值δ
ref
；其中，控制器A为比例控制器、比例积分控制器、比例积分微分控制器、比例微分控制器、比例谐振控制器、无差拍控制器、或滞环控制器；(2)频率控制：(2
‑
1)采集中压供电质量综合提升装置中电网电压与负载电压的相角差实际值δ和电网电压角频率w
G
；(2
‑
2)对功率控制回路输出的电网电压与负载电压的相角差参考值δ
ref
和电网电压与负载电压的相角差实际值δ做差得到相角差实际差值Δδ；(2
‑
3)将相角差实际差值Δδ输入到控制器B中，得到负载电压与电网电压的角频率偏差参考值Δw
ref
，其中，控制器B为比例控制器、比例积分控制器、比例积分微分控制器、比例微分控制器、比例谐振控制器、无差拍控制器、或滞环控制器；(2
‑
4)将负载电压与电网电压的角频率偏差参考值Δw
ref
与电网电压角频率w
G
相加后再通过一个角频率限幅环节后得到负载电压角频率参考值w
ref
，然后将w
ref
输入到积分控制器中得到负载电压相角参考值θ
ref
；(3)电压控制：(3
‑
1)采取电压外环和电流内环的双环控制，实时采取装置中负载三相电压U
L
与变流器输出三相电流I
C
；(3
‑
2)分别对负载三相电压U
L
、变流器输出三相电流I
C
做派克变换，派克变换旋转角为负载电压相角参考值θ
ref
，得到负载三相电压U
L
的d轴分量U
Ld
与q轴分量U
Lq
、变流器输出三相电流I
C
的d轴分量I
Cd
与q轴分量I
Cq
；(3
‑
3)对负载三相电压d轴分量参考值U
Ldref
与负载三相电压U
L
的d轴分量U
Ld
做差后输入到控制器C中，得到电压外环生成的变流器输出三相电流d轴分量参考值I
Cdref1
，其中，控制器C为比例控制器、比例积分控制器、比例积分微分控制器、比例微分控制器、比例谐振控制器、无差拍控制器、或滞环控制器；(3
‑
4)对负载三相电压q轴分量参考值U
Lqref
与负载三相电压U
L
的q轴分量U
Lq
做差后输入到控制器D中，得到电压外环生成的变流器输出三相电流q轴分量参考值I
Cqref1
，其中，控制器D为比例控制器、比例积分控制器、比例积分微分控制器、比例微分控制器、比例谐振控制器、无差拍控制器、或滞环控制器；
(3
‑
5)将电压外环生成的变流器输出三相电流d轴分量参考值I
Cdref1
、变流器前馈电流d轴分量I
Cdref2
、电网电压补偿电流d轴分量I
Cdref3
相加得到变流器输出三相电流d轴分量理论参考值I
Cdref4
；(3
‑
6)将电压外环生成的变流器输出三相电流q轴分量参考值I
Cqref1
、变流器前馈电流q轴分量I
Cqref2
、电网电压补偿电流q轴分量I
Cqref3
相加得到变流器输出三相电流q轴分量理论参考值I
Cqref4
；(3
‑
7)将变流器输出三相电流d轴与q轴分量理论参考值I
Cdref4
与I
Cqref4
相加后输入到电流限幅控制器后得到变流器输出三相电流d与q轴分量参考值I
Cdref
与I
Cqref
；(3
‑
8)将变流器输出三相电流d轴分量参考值I
Cdref
与变流器输出三相电流I
C
的d轴分量I
Cd
做差输入到控制器E中，得到d轴电流跟踪变流器输出三相电压U
C
的d轴分量参考值U
Cdref1
，其中，控制器E为比例控制器、比例积分控制器、比例积分微分控制器、比例微分控制器、比例谐振控制器、无差拍控制器、或滞环控制器；(3
‑
9)将变流器输出三相电流q轴分量参考值I
Cqref
与变流器输出三相电流I
C
的q轴分量I
Cq
做差后输入到控制器...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩鸣宇，左文平，周猛，黄斌，
申请(专利权)人：格瑞美科技武汉有限公司，
类型：发明
国别省市：