[发明专利]基于双闭环的电力弹簧控制方法

说明书

本发明公开了一种基于双闭环的电力弹簧控制方法，计算电力弹簧无功补偿时关键负载电压滞后电网电压的相角δ，设置参考电压；采集关键负载电压瞬时值，计算参考电压与关键负载电压误差值e，将误差值输入比例积分控制器中，调节比例积分控制器参数，使得关键负载电压跟踪上给定的参考电压；采集电感电流瞬时值，计算比例积分控制器输出值与电感电流误差值，将误差值输入比例控制器，调节比例控制器参数，使得电感电流跟踪上比例积分控制器输出值；将比例控制器输出值作为调制波信号，将调制波信号与载波信号比较生成4路PWM信号；将4路PWM信号分别加入死区时间，形成最终控制IGBT通断的带死区的PWM信号。本发明有效减少了关键负载电压和电力弹簧输出电压的谐波含量。

技术领域

本发明涉及电力电子逆变及其控制技术领域，具体涉及一种基于双闭环的电力弹簧控制方法。

背景技术

随着全球石油、天然气、煤炭等化石能源日益枯竭，太阳能、风能等可再生能源已经越来越成为各国研究的热点。风能、太阳能的间歇性和不稳定性使得其总的发电量难以估计，当可再生能源发电大规模的并入电网时势必会给电网带来严重影响，主要包括电压波动、频率闪变以及谐波污染等，其中电压波动以及频率闪变会给用户侧用电设备带来影响，轻则影响设备使用效率，重则烧毁设备引起火灾。

当前电力系统应对电网电压波动通常采用的办法是安装无功补偿装置和蓄电池，但是无功补偿装置对安装地点有严格的限制，而蓄电池使用寿命短，造价昂贵，使用成本较高，难以大范围使用。香港大学的S.Y.R.Hui等人在“Dynamic Modeling of ElectricSprings”这篇文章中提出了电力弹簧，能有效的解决因电网电压波动给负载侧母线电压带来不稳定的问题。目前电力弹簧采用基于关键负载电压有效值的单闭环控制方法，但是这种控制方法会在逆变环节引入谐波，增加关键负载上电压的谐波含量，影响关键负载正常工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于双闭环的电力弹簧控制方法，减少了电力弹簧输出电压和关键负载电压的谐波含量。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于双闭环的电力弹簧控制方法，采用基于关键负载的电压外环电感电流内环的双闭环控制，包括如下步骤：

步骤1、计算电力弹簧无功补偿时关键负载电压滞后电网电压的相角δ，设置参考电压；

步骤2、采集关键负载电压瞬时值，计算参考电压与关键负载电压误差值e，将误差值输入比例积分控制器中，调节比例积分控制器参数，使得关键负载电压跟踪上给定的参考电压；

步骤3、采集电感电流瞬时值，计算比例积分控制器输出值与电感电流误差值，将误差值输入比例控制器，调节比例控制器参数，使得电感电流跟踪上比例积分控制器输出值；

步骤4、将比例控制器输出值作为调制波信号，将调制波信号与载波信号比较生成4路PWM信号；

步骤5、将4路PWM信号分别加入死区时间，形成最终控制IGBT通断的带死区的PWM信号。

作为一种具体实施方式，步骤1中，电力弹簧无功补偿时关键负载电压滞后电网电压的相角δ，参考电压的相位为-δ，参考电压滞后电网电压相角δ的表达式为：

其中V_G是电网电压，V_S是关键负载电压，R₁是传输线路电阻，R₂是关键负载电阻，R₃是非关键负载电阻，θ是关键负载电压与非关键负载电流向量的夹角，L₁是传输线路电感，ω是电网电压频率，为传输线路阻抗角，为关键负载电压滞后于设定的恒定电压V_G1的相角，为电网电压超前于设定的恒定电压V_G1的相角。