电容分裂式变换器模型预测三相不平衡治理策略
发布时间：2021-10-06 22:12
针对电网三相不平衡条件下三相四线制配电系统产生负序以及零序电流的问题,选择电容分裂式变换器为研究对象,提出一种模型预测电流控制策略。首先,通过坐标变换构建αβ0坐标下逆变器输出电流的预测模型。其次,基于瞬时无功理论的参考补偿分量检测方法直接计算出零序参考电流。最后,利用价值函数对逆变器输出的不同电压矢量进行评估,选择使价值函数值最小的最优电压矢量并应用于下一采样周期,实现目标电流补偿。所提出的控制策略能够有效降低电网三相不平衡度,补偿三相负载不平衡产生的零序电流,提高了电网电能质量及系统运行性能。仿真与实验结果表明所提出的控制策略在电网不平衡条件下的有效性。
【文章来源】：电力系统保护与控制. 2020,48(13)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
实验平台Fig.7Experimentalsetup
Systemparameter参数数值直流侧电压Udc1,Udc2400V直流侧电容C1000μF滤波电感L4mHa相阻抗r10Ω+200mHb相阻抗r13Ω+225mHc相阻抗r11Ω+117mH电网电压e100V采样频率f10kHz参考频率fref50Hz图5为单相负载不平衡模型预测控制的仿真结果，三相电网电压波形如图5(a)所示，无补偿前单相负载不平衡电流如图5(b)所示，由于c相负载过重导致其c相负载电流跌落，补偿前三相电流ia=4.8A，ib=4.9A，ic=4A，不平衡度为12.4%；补偿后图5单相不平衡模型预测控制的仿真结果Fig.5Simulationresultsofsingle-phaseunbalancemodelpredictivecontrol
得最小值的电压矢量，将对应的开关状态应用于下一采样周期。通过仿真和实验验证了所提模型预测电流控制策略对三相四线制电容分裂式变换器控制的有效性和实用性[17-23]。1三相四线制电容分裂式变换器工作原理及数学模型三相四线制电容分裂式变换器是一个三相相互独立的非耦合系统，可以将其等效为三个独立的单相半桥逆变电路，其直流侧电容中点与三相电网系统的中性线相连接，形成中线电流回路，通过引出线补偿所需的基波零序电流，以消除或减少电网中三相电流不平衡度。三相四线制电容分裂式变换器结构如图1所示。图1电容分裂式变换器结构Fig.1Structureofsplitcapacitorconverter如图1所示，ea、eb、ec为三相电网电压，n为中性点，Udc1、Udc2分别为直流侧上下电容的采样电压。C1、C2分别为直流侧的两个串联电容，起稳压和滤波作用，L为逆变器侧滤波电感，通过在直流侧上下电容器的中点引出一条通路作为零序电流的补偿方式。根据基尔霍夫定律，得到变换器在abc三相静止坐标系下的状态方程为aaanabbbnbcccncddiiueLiRiuetiiue(1)式中：uan、ubn、ucn为变换器输出三相电压；ia、ib、ic为输出三相电流；ea、eb、ec为三相电网电压。对式(1)进行Clark变换，得到αβ两相静止坐标下的状态方程：ddiiueLRtiiue(2)式中，iα、iβ、uα、uβ、eα、eβ分别为逆变器输出电流、电压和电网电压的α、β分量。定义变换器的开关状态Si(i=a,b,c)如下：11iiSi相上桥臂导通，下桥臂关断相上桥臂关断，下桥臂导通
【参考文献】：
期刊论文
[1]低压限流环节优化控制策略综述[J]. 黄梦华,汪娟娟. 广东电力. 2018(10)
[2]有源电力滤波器指定次谐波补偿优化限流策略研究[J]. 张国澎,周犹松,郑征,王喜华. 电力系统保护与控制. 2018(16)
[3]考虑分布式电源低电压穿越特性的配电网短路电流计算方法[J]. 锁军,张志华,杨杉,同向前. 智慧电力. 2018(04)
[4]电流品质优化的容错型三相四开关逆变器载波调制算法[J]. 朱翀,曾志勇,赵荣祥. 电力自动化设备. 2017(05)
[5]基于MRAS观测器的三相四开关逆变器驱动PMSM系统模型预测电流控制[J]. 滕青芳,靳宇星,李姝湲,李国飞. 信息与控制. 2017(02)
[6]基于Steinmetz理论的三相四线制不平衡电流补偿[J]. 王江彬,田铭兴,陈敏,赵远鑫. 电力系统及其自动化学报. 2016(09)
[7]基于矢量谐振调节器的有源电力滤波器网侧电流检测控制方法研究[J]. 易皓,卓放,翟灏. 电工技术学报. 2015(07)
[8]基于PI神经元网络的三相四开关电力有源滤波器研究[J]. 董伟杰,白晓民,宋晓辉,陈静,朱宁辉,李伟. 中国电机工程学报. 2014(24)
[9]基于双环控制器的电容分裂式三相四线制DSTATCOM控制方法[J]. 周晨,郑益慧,王昕,李立学,周荔丹,张杨. 电力自动化设备. 2014(08)
[10]具有电压补偿的四开关并网逆变器等效SVPWM控制方法[J]. 谭兴国,王辉,张黎,李庆民,邹亮. 电力系统保护与控制. 2014(01)
本文编号：3420837
【文章来源】：电力系统保护与控制. 2020,48(13)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
实验平台Fig.7Experimentalsetup
Systemparameter参数数值直流侧电压Udc1,Udc2400V直流侧电容C1000μF滤波电感L4mHa相阻抗r10Ω+200mHb相阻抗r13Ω+225mHc相阻抗r11Ω+117mH电网电压e100V采样频率f10kHz参考频率fref50Hz图5为单相负载不平衡模型预测控制的仿真结果，三相电网电压波形如图5(a)所示，无补偿前单相负载不平衡电流如图5(b)所示，由于c相负载过重导致其c相负载电流跌落，补偿前三相电流ia=4.8A，ib=4.9A，ic=4A，不平衡度为12.4%；补偿后图5单相不平衡模型预测控制的仿真结果Fig.5Simulationresultsofsingle-phaseunbalancemodelpredictivecontrol
得最小值的电压矢量，将对应的开关状态应用于下一采样周期。通过仿真和实验验证了所提模型预测电流控制策略对三相四线制电容分裂式变换器控制的有效性和实用性[17-23]。1三相四线制电容分裂式变换器工作原理及数学模型三相四线制电容分裂式变换器是一个三相相互独立的非耦合系统，可以将其等效为三个独立的单相半桥逆变电路，其直流侧电容中点与三相电网系统的中性线相连接，形成中线电流回路，通过引出线补偿所需的基波零序电流，以消除或减少电网中三相电流不平衡度。三相四线制电容分裂式变换器结构如图1所示。图1电容分裂式变换器结构Fig.1Structureofsplitcapacitorconverter如图1所示，ea、eb、ec为三相电网电压，n为中性点，Udc1、Udc2分别为直流侧上下电容的采样电压。C1、C2分别为直流侧的两个串联电容，起稳压和滤波作用，L为逆变器侧滤波电感，通过在直流侧上下电容器的中点引出一条通路作为零序电流的补偿方式。根据基尔霍夫定律，得到变换器在abc三相静止坐标系下的状态方程为aaanabbbnbcccncddiiueLiRiuetiiue(1)式中：uan、ubn、ucn为变换器输出三相电压；ia、ib、ic为输出三相电流；ea、eb、ec为三相电网电压。对式(1)进行Clark变换，得到αβ两相静止坐标下的状态方程：ddiiueLRtiiue(2)式中，iα、iβ、uα、uβ、eα、eβ分别为逆变器输出电流、电压和电网电压的α、β分量。定义变换器的开关状态Si(i=a,b,c)如下：11iiSi相上桥臂导通，下桥臂关断相上桥臂关断，下桥臂导通
【参考文献】：
期刊论文
[1]低压限流环节优化控制策略综述[J]. 黄梦华,汪娟娟. 广东电力. 2018(10)
[2]有源电力滤波器指定次谐波补偿优化限流策略研究[J]. 张国澎,周犹松,郑征,王喜华. 电力系统保护与控制. 2018(16)
[3]考虑分布式电源低电压穿越特性的配电网短路电流计算方法[J]. 锁军,张志华,杨杉,同向前. 智慧电力. 2018(04)
[4]电流品质优化的容错型三相四开关逆变器载波调制算法[J]. 朱翀,曾志勇,赵荣祥. 电力自动化设备. 2017(05)
[5]基于MRAS观测器的三相四开关逆变器驱动PMSM系统模型预测电流控制[J]. 滕青芳,靳宇星,李姝湲,李国飞. 信息与控制. 2017(02)
[6]基于Steinmetz理论的三相四线制不平衡电流补偿[J]. 王江彬,田铭兴,陈敏,赵远鑫. 电力系统及其自动化学报. 2016(09)
[7]基于矢量谐振调节器的有源电力滤波器网侧电流检测控制方法研究[J]. 易皓,卓放,翟灏. 电工技术学报. 2015(07)
[8]基于PI神经元网络的三相四开关电力有源滤波器研究[J]. 董伟杰,白晓民,宋晓辉,陈静,朱宁辉,李伟. 中国电机工程学报. 2014(24)
[9]基于双环控制器的电容分裂式三相四线制DSTATCOM控制方法[J]. 周晨,郑益慧,王昕,李立学,周荔丹,张杨. 电力自动化设备. 2014(08)
[10]具有电压补偿的四开关并网逆变器等效SVPWM控制方法[J]. 谭兴国,王辉,张黎,李庆民,邹亮. 电力系统保护与控制. 2014(01)
本文编号：3420837
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/3420837.html
