专利名称：基于虚拟磁链直接控制技术的静止无功发生器控制算法的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种基于虚拟磁链直接控制技术的静止无功发生器控制算法，属于电力系统自动化产品及其电能质量检测、控制技术领域。
背景技术：
在应对新能源开发及电力系统规模不断扩大直流输电技术中，换流站采用IGBT、IGCT等可关断元件构成换流站高压直流输电，向无源电网供电，具有灵活控制潮流和独立调节两端无功的优点。在该类变流器的控制算法中，基于虚拟磁链理论对有功和无功功率进行直接控制和调整，能够方便地维持直流电压和系统频率的稳定，基于交流电压反馈的控制，通过调节无功，提高电能质量和系统的稳定性，是变流器的一种良好的直接功率控制算法。随着电力电子技术的发展，各种非线性、冲击性设备的使用给电网带来了大量的谐波污染，由此带来功率因数低，谐波污染严重，以及系统损耗加大等问题。各种无功补偿和谐波治理的FACTS设备应运而生。静止无功发生器等无功补偿设备的补偿性能决定于无功电流的检测方法和补偿电流的控制，当前的检测方法和控制算法面临动态性能差、计算量大、工程可行性较小等问题。其根源在于采用了瞬时无功功率理论和相关检测方法，或需要复杂的硬件电路，或需要繁琐的数学计算。从瞬时有功和无功能量在变流器中传递的角度出发，以保持直流侧电压稳定和调节无功功率为系统的控制目标，结合直流输电变流器中采用的虚拟磁链直接功率控制和无功功率调整技术，可以使治理谐波和补偿无功设备的控制算法更加直观、快速，简便。
发明内容
本发明的技术效果能够克服上述缺陷，提供一种基于虚拟磁链直接控制技术的静止无功发生器控制算法，针对传统静止无功发生器检测及控制算法硬件实现复杂、需要进行大量数学运算，影响系统实时性的缺点，本发明从瞬时有功和无功能量在系统中传递的角度和直流侧电容电压波动和产生有功损耗原理出发，以调节电网输入的有功能量和保持直流侧电压母线稳定为系统的控制目标，提出虚拟磁链直接控制技术。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:其包括如下步骤:(I)对直流侧电压采样，取其周期平均值；(2)对该电压进行比例积分变换，得到有功损耗电流幅值；(3)有功损耗电流与电压相乘得到有功功率参考值，系统侧无功功率参考值为零；(4)通过虚拟磁链技术计算系统实际无功功率和变流器消耗有功功率，实际功率与参考值进行滞环比较，通过开关表直接控制变流器开关状态实现对负荷的无功补偿。通过虚拟磁链技术求出瞬时有功与无功，控制电网和变流器分别提供对应的有功功率和无功功率，达到补偿治理效果。采用直接功率控制技术可使得变流器具有高功率因数、低THD、算法及控制简单的优点，即时解决负荷的无功及谐波补偿。虚拟磁链直接控制技术具有以下特点:(I)能够分别独立地快速控制有功功率和无功功率，维持直流侧电压和系统侧频率的稳定。(2)通过测量变流器的交流电流、交流电压和直流电压的值并利用虚拟磁链模型直接控制传输功率的大小，具有计算量小，算法直观，易于实现的优点。
图1为静止无功发生器 的变流器拓扑结构图；图2为输入空间划分12扇区向量图；图3为采用虚拟磁链直接控制算法框图；图4为逻辑开关表。
具体实施例方式图1为静止无功发生器使用的PWM变流器拓扑结构，按照PWM控制规律，要有效地对系统无功电流或者谐波电流进行补偿，变流器的直流侧电容电压就必须保持恒定。但是直流侧电容电压是波动的，直流侧电压的变化可由两部分引起:直流侧与交流侧的无功交换及补偿装置的损耗功率即有功交换。无功功率引起的电容电压波动，但其在一个周期内的积分为零；但是电力电子器件开断不可避免地会消耗能量，有功功率的存在消耗电容上储存的能量，使得电容电压不断下降。PWM变换器的控制目标是使系统电流提供负荷的有功电流分量和补偿装置的损耗等有功电流分量，补偿装置发出的电流为系统的无功电流和谐波电流。为了稳定直流侧电压，并且动态补偿负荷的无功功率，本发明采用基于虚拟磁链的直接功率控制算法对于系统瞬时有功功率和无功功率分别调节。虚拟磁链的概念由假设虚拟电机所引出，可以认为线电压Uab、Ubc和Uca是由虚拟
磁链所感应产生的，满足
权利要求
1.一种基于虚拟磁链直接控制技术的静止无功发生器控制算法，其特征在于，包括如下步骤: (1)对直流侧电压采样，取其周期平均值； (2)对该电压进行比例积分变换，得到有功损耗电流幅值； (3)有功损耗电流与电压相乘得到有功功率参考值，系统侧无功功率参考值为零； (4)通过虚拟磁链技术计算系统实际无功功率和变流器消耗有功功率，实际功率与参考值进行滞环比较，通过开关表直接控制变流器开关状态实现对负荷的无功补偿。
全文摘要
本发明涉及一种基于虚拟磁链直接控制技术的静止无功发生器控制算法。本发明的基于虚拟磁链直接控制技术的静止无功发生器控制算法，包括如下步骤(1)对直流侧电压采样，取其周期平均值；(2)对该电压进行比例积分变换，得到有功损耗电流幅值；(3)有功损耗电流与电压相乘得到有功功率参考值，系统侧无功功率参考值为零；(4)通过虚拟磁链技术计算系统实际无功功率和变流器消耗有功功率，实际功率与参考值进行滞环比较，通过开关表直接控制变流器开关状态实现对负荷的无功补偿。本发明通过虚拟磁链技术求出瞬时有功与无功，控制电网和变流器分别提供对应的有功功率和无功功率，达到补偿治理效果。
文档编号H02J3/01GK103094907SQ201110341680
公开日2013年5月8日 申请日期2011年11月2日 优先权日2011年11月2日
发明者解大, 宋元锋, 张延迟, 贾玉健, 张玉涛, 周长金, 庄骏鹏, 何伟, 刘林泉, 王雷, 荆茂来 申请人:山东锦华电力设备有限公司