[发明专利]基于GMN算法的静止同步补偿器的控制方法

摘要

一种基于GMN算法的静止同步补偿器控制方法，其步骤主要是：A、信号采样，对电力系统中的周期性非正弦三相负载电流信号和三相公共点电压采样得到信号的当前时刻n的离散值i_a(n),i_b(n),i_c(n)和v_a(n),v_b(n),v_c(n)；B、计算单元有功电压和无功电压；C、三相公共点电压单元有功权值的更新；D、进行三相公共点电压无功分量权值的更新；E、计算电源的参考电流；F、逆变器的控制；G、令n＝n+1,重复A、B、C、D、E的步骤,达到谐波消除、无功功率补偿和平衡三相负载的目的。该方法收敛速度快，稳态误差小；无功功率补偿、谐波消除效果好；同时计算复杂度低，无需锁相环，容易实施。

主权项

1.一种基于GMN算法的静止同步补偿器的控制方法，其步骤如下：A、信号采样静止同步补偿器的数字处理器对电力系统中的周期性非正弦的三相负载电流信号采样，得到当前时刻n的a相负载电流离散值i_a(n)、b相负载电流离散值i_b(n)和c相负载电流离散值i_c(n)对电力系统中的三相公共点电压采样，得到当前时刻n的a相公共点电压离散值v_a(n)、b相公共点电压离散值v_b(n)和c相公共点电压离散值v_c(n)；对电源侧的三相电流信号采样，得到当前时刻n的a相电源电流离散值i_sa(n)，得到当前时刻n的b相电源电流离散值i_sb(n)，得到当前时刻n的c相电源电流离散值i_sc(n)；对逆变器的直流侧的直流母线电压信号采样，得到当前时刻n的直流母线电压离散值V_d(n)；B、计算单元有功电压和无功电压B1、静止同步补偿器的数字处理器计算出电力系统当前时刻n的公共点电压幅值V(n)：B2、静止同步补偿器的数字处理器再根据当前时刻n的公共点电压幅值V(n)，计算出当前时刻n的三相公共点电压单元有功分量：当前时刻n的a相公共点电压单元有功分量u_pa(n)，u_pa(n)＝v_a(n)/V(n)；当前时刻n的b相公共点电压单元有功分量u_pb(n)，u_pb(n)＝v_b(n)/V(n)；当前时刻n的c相公共点电压单元有功分量u_pc(n)，u_pc(n)＝v_c(n)/V(n)；B3、静止同步补偿器的数字处理器计算出当前时刻n的三相公共点电压单元无功分量：当前时刻n的a相公共点电压单元无功分量u_qa(n)，当前时刻n的b相公共点电压单元无功分量u_qb(n)，当前时刻n的c相公共点电压单元无功分量u_qc(n)，C、三相公共点电压单元有功权值的更新C1、三相负载电流有功分量误差的计算：根据当前时刻n的a相公共点电压单元有功分量u_pa(n)，得到当前时刻n的a相负载电流有功分量期望值y_a(n)，y_a(n)＝u_pa(n)w_ap(n)；其中w_ap(n)为当前时刻n的a相公共点电压单元有功权值，其初始值为零即w_ap(1)＝0；进而得到当前时刻n的a相负载电流有功分量误差e_ap(n)，e_ap(n)＝i_a(n)‑u_pa(n)w_ap(n)；根据当前时刻n的b相公共点电压单元有功分量u_pb(n)，得到当前时刻n的b相负载电流有功分量期望值y_b(n)，y_b(n)＝u_pb(n)w_bp(n)；其中w_bp(n)为当前时刻n的b相公共点电压单元有功权值，其初始值为零即w_bp(1)＝0；进而得到当前时刻n的b相负载电流有功分量误差e_bp(n)，e_bp(n)＝i_b(n)‑u_pb(n)w_bp(n)；根据当前时刻n的c相公共点电压单元有功分量u_pc(n)，得到当前时刻n的c相负载电流有功分量期望值y_c(n)，y_c(n)＝u_pc(n)w_cp(n)；其中w_cp(n)为当前时刻n的c相公共点电压单元有功权值，其初始值为零即w_cp(1)＝0；进而得到当前时刻n的c相负载电流有功分量误差e_cp(n)，e_cp(n)＝i_c(n)‑u_pc(n)w_cp(n)；C2、三相公共点电压单元有功权值的更新由下式得出下一时刻(n+1)的a相公共点电压单元有功权值w_ap(n+1)，w_ap(n+1)＝w_ap(n)+μ(λap(n)|e_ap(n)|^r‑1+(1‑λap(n))|e_ap(n)|^v‑1)sign(e_ap(n))u_pa(n)；其中，μ为步长、其取值为0.02，λap(n)为a相负载电流有功分量误差的混合函数，其表达式为其中exp(·)为指数运算；r为混合参数一、其取值为1.1；v为混合参数二、其取值为1.4；sign(·)为符号运算；由下式得出下一时刻(n+1)的b相公共点电压单元有功权值w_bp(n+1)，w_bp(n+1)＝w_bp(n)+μ(λbp(n)|e_bp(n)|^r‑1+(1‑λbp(n))|e_bp(n)|^v‑1)sign(e_bp(n))u_pb(n)；其中，λbp(n)为b相负载电流有功分量误差的混合函数，其表达式为由下式得出下一时刻(n+1)的c相公共点电压单元有功权值w_cp(n+1)，w_cp(n+1)＝w_cp(n)+μ(λcp(n)|e_cp(n)|^r‑1+(1‑λcp(n))|e_cp(n)|^v‑1)sign(e_cp(n))u_pc(n)；其中，λcp(n)为c相负载电流有功分量误差的混合函数，其表达式为D、三相无功分量权值的更新：D1、三相负载电流无功分量误差的计算：根据当前时刻n的a相公共点电压单元无功分量u_qa(n)，得到当前时刻n的a相负载电流无功分量期望值y_a(n)，y_a(n)＝u_qa(n)w_aq(n)；其中w_aq(n)为当前时刻n的a相公共点电压单元无功权值，其初始值为零即w_aq(1)＝0；进而得到当前时刻n的a相负载电流无功分量误差e_aq(n)，e_aq(n)＝i_a(n)‑u_qa(n)w_aq(n)；根据当前时刻n的b相公共点电压单元无功分量u_qb(n)，得到当前时刻n的b相负载电流无功分量期望值y_b(n)，y_b(n)＝u_qb(n)w_bq(n)；其中w_bq(n)为当前时刻n的b相公共点电压单元无功权值，其初始值为零即w_bq(1)＝0；进而得到当前时刻n的b相负载电流无功分量误差e_bq(n)，e_bq(n)＝i_b(n)‑u_qb(n)w_bq(n)；根据当前时刻n的c相公共点电压单元无功分量u_qc(n)，得到当前时刻n的c相负载电流无功分量期望值y_c(n)，y_c(n)＝u_qc(n)w_cq(n)；其中w_cq(n)为当前时刻n的c相公共点电压单元无功权值，其初始值为零即w_cq(1)＝0；进而得到当前时刻n的c相负载电流无功分量误差e_cq(n)，e_cq(n)＝i_c(n)‑u_qc(n)w_cq(n)；D2、三相公共点电压单元有功权值的更新由下式得出下一时刻(n+1)的a相公共点电压单元无功权值w_aq(n+1)，w_aq(n+1)＝w_aq(n)+μ(λaq(n)|e_aq(n)|^r‑1+(1‑λaq(n))|e_aq(n)|^v‑1)sign(e_aq(n))u_qa(n)；其中，λaq(n)为a相负载电流无功分量误差的混合函数，其表达式为由下式得出下一时刻(n+1)的b相公共点电压单元无功权值w_bq(n+1)，w_bq(n+1)＝w_bq(n)+μ(λbq(n)|e_bq(n)|^r‑1+(1‑λbq(n))|e_bq(n)|^v‑1)sign(e_bq(n))u_qb(n)；其中，λbq(n)为b相负载电流无功分量误差的混合函数，其表达式为由下式得出下一时刻(n+1)的c相公共点电压单元无功权值w_cq(n+1)，w_cq(n+1)＝w_cq(n)+μ(λcq(n)|e_cq(n)|^r‑1+(1‑λcq(n))|e_cq(n)|^v‑1)sign(e_cq(n))u_cq(n)；其中，λcq(n)为c相负载电流无功分量误差的混合函数，其表达式为E、计算电源的参考电流E1、三相参考电源电流有功分量的计算算出公共点当前时刻n的参考电源电流基波平均有功权值w_pavg(n)，w_pavg(n)＝(w_ap(n)+w_bp(n)+w_cp(n))/3根据当前时刻n的直流母线电压离散值V_d(n)，求出当前时刻n的直流母线电压的误差v_de(n)，其中为设定的直流母线电压的参考值：将当前时刻n的直流母线电压的误差v_de(n)输入电源电流PI控制器，得到电源电流PI控制器的当前时刻n的输出值w_d(n)；进而得到当前时刻n公共点的参考电源电流的有功权值分量w_p(n)，w_p(n)＝w_pavg(n)+w_d(n)；算出三相参考电源电流有功分量：当前时刻n的a相参考电源电流有功分量当前时刻n的b相参考电源电流有功分量当前时刻n的c相参考电源电流有功分量E2、三相参考电源电流无功分量的计算算出公共点当前时刻n的参考电源电流基波无功平均值w_qavg(n)，w_qavg(n)＝(w_aq(n)+w_bq(n)+w_cq(n))/3求出当前时刻n的公共点电压的误差v_e(n)，v_e(n)＝V^*‑V(n)；其中V^*为公共点电压的设定值；将当前时刻n的公共点电压的误差v_e(n)输入公共点电压PI控制器，得到当前时刻n公共点电压PI控制器的输出值w_t(n)；进而得到当前时刻n公共点的参考电源电流的无功权值分量w_q(n)，w_q(n)＝w_t(n)‑w_qavg(n)求出当前时刻n三相参考电源电流无功分量：当前时刻n的a相参考电源电流无功分量当前时刻n的b相参考电源电流无功分量当前时刻n的c相参考电源电流无功分量E3、参考电源三相总参考电流的计算：当前时刻n的a相参考电源总参考电流当前时刻n的b相参考电源总参考电流当前时刻n的c相参考电源总参考电流F、逆变器的控制将当前时刻n的a相电源电流离散值i_sa(n)，当前时刻n的b相电源电流离散值i_sb(n)，当前时刻n的c相电源电流离散值i_sc(n)，当前时刻n的a相参考电源总参考电流当前时刻n的b相参考电源总参考电流和当前时刻n的c相参考电源总参考电流送入滞环PWM电流控制器，滞环PWM电流控制器输出控制信号控制开关器件的通断，其具体控制逻辑为：如果a相的上开关管打开，下开关管关断；如果a相的上开关管关断，下开关管打开；如果b相的上开关管打开，下开关管关断；如果b相的上开关管关断，下开关管打开；如果c相的上开关管打开，下开关管关断；如果c相的上开关管关断，下开关管打开；其中，h为滞环PWM电流控制器的控制门限值，其取值为0.01；G、令n＝n+1,重复A、B、C、D、E的步骤。