[实用新型]一种基于配网动态无功发生器的直流侧电压控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于配网动态无功发生器的直流侧电压控制系统。

背景技术

随着电网非线性、冲击性负荷增加，配网中的无功、谐波和三相不平衡等电能质量问题越来越严重，传统的无源滤波器装置已无法满足配网现代化的要求，配网动态无功发生器D-STATCOM(Distribution Static Compensator)为配网电能质量优化提供更先进的技术手段，它具有动态补偿无功功率、治理三相不平衡和电流谐波等功能，消除非线性负荷对电网造成的影响。

由能量交换原理可知，D-STATCOM进行动态无功补偿、谐波滤波和三相不平衡补偿时，要求直流侧电压保持一个合适的稳定值，常用的直流侧电压控制方法为常规PID调节，常规PID调节利用电网侧的有功电流来维持直流侧电压，但它需要建立精确地线性数学模型，当模型参数成非线性变化或负载发生扰动时，会造成电压超调和电流涌流，导致装置无法正常运行，甚至损坏电气设备。因此有必要设计一种全新的基于配网动态无功发生器的直流侧电压控制系统。

实用新型内容

本实用新型的要解决的技术问题是提供一种基于配网动态无功发生器的直流侧电压控制系统，该基于配网动态无功发生器的直流侧电压控制系统具有良好的无功补偿效果，且动态性能好，稳定性高。

本实用新型的技术方案如下：

一种基于配网动态无功发生器的直流侧电压控制系统，包括三相电网、非线性负载和配网动态无功发生器，非线性负载和配网动态无功发生器并联后与三相电网相接；还包括负载电流检测电路、直流母线电压检测电路、综合状态控制器、模糊预测控制器、PID控制器和用于驱动所述配网动态无功发生器的逆变器驱动电路；

负载电流检测电路检测的负载电流i_L为综合状态控制器的第一路输入；预设的参考电压U_ref与所述直流母线电压检测电路检测到的直流侧电压U_dc之差即电压误差e为综合状态控制器的第二路输入；模糊预测控制器和PID控制器的输入端均与综合状态控制器的输出端相连，模糊预测控制器和PID控制器的输出端均与逆变器驱动电路相接。

所述的配网动态无功发生器包括三相桥式逆变器和用于连接三相桥式逆变器与三相电网的三个电抗器，所述的三相桥式逆变器由6个IGBT和一个直流侧电容组成。

有益效果：

本实用新型的基于配网动态无功发生器(D-STATCOM)的直流侧电压控制系统，将PID控制和模糊预测控制有机结合起来，同时具备PID控制对稳态负载控制精确性和瞬态负载模糊预测控制的自适应性、预测性。模糊预测控制自动实时地修正模糊规则以满足动态补偿的需要。仿真分析和现场工程应用证明，综合控制比常规PID调节具有更强的鲁棒性，有效地抑制电压超调和电流涌流，提高了D-STATCOM补偿无功功率、三相不平衡和抑制谐波效果，体现良好的动态性和平稳性。

附图说明

图1为本实用新型的基于配网动态无功发生器的直流侧电压控制系统的主电路。

图2为本实用新型的基于配网动态无功发生器的直流侧电压控制系统的控制部分示意图。

具体实施方式

实施例1：

如图1-2所示，一种基于配网动态无功发生器的直流侧电压控制系统，包括三相电网、非线性负载和配网动态无功发生器，非线性负载和配网动态无功发生器并联后与三相电网相接；还包括负载电流检测电路、直流母线电压检测电路、综合状态控制器、模糊预测控制器、PID控制器和用于驱动所述配网动态无功发生器的逆变器驱动电路；

负载电流检测电路检测的负载电流i_L为综合状态控制器的第一路输入；预设的参考电压U_ref与所述直流母线电压检测电路检测到的直流侧电压U_dc之差即电压误差e为综合状态控制器的第二路输入；模糊预测控制器和PID控制器的输入端均与综合状态控制器的输出端相连，模糊预测控制器和PID控制器的输出端均与逆变器驱动电路相接。

所述的配网动态无功发生器包括三相桥式逆变器和用于连接三相桥式逆变器与三相电网的三个电抗器，所述的三相桥式逆变器由6个IGBT和一个直流侧电容组成。

模糊预测控制器和PID控制器为现有技术。

综合状态控制器的工作过程为：将负载电流i_L及历史数据【即2个周波(40ms)数据与前2个周波的数据】进行对比分析，当负载电流的变化大于一定值或小于一定值时，多次数据进行电流趋势预测，得知电流变化情况，当负载电流变化较大或启动运行时，判定为瞬态，自动应用自适应的模糊预测控制器进行控制，以调节暂态误差；一般情况下采用PID控制器(PID控制器以U_ref为给定，以U_dc为反馈)，消除稳态误差，提高系统的稳态性能，同时充分利用非线性控制的有功电流少的优点，降低装置自身功耗。