专利名称：一种零有功注入的统一电能质量调节器电压暂降补偿方法
技术领域：
本发明属于统一电能质量调节器电压暂降(暂升)补偿控制技术领域，尤其涉及一种零有功注入的统一电能质量调节器电压暂降(暂升)补偿方法。
背景技术：
现代工业、商业和居民用电设备，如高性能办公设备、精密实验仪器、变频调速设备、可编程逻辑控制器、各种自动生产线以及计算机系统等对电源特性变化的敏感性呈逐年上升趋势；同时，电能质量问题越来越复杂，由电能质量扰动引起的损失日趋增加。因此，为了提高供电质量、降低因电能质量问题对用户造成的损失、保护用户利益、营造良好的投资环境，采用先进的电能质量调控技术成为未来电力供应的发展趋势之一。统一电能质量调节器(Unified Power Quality Conditioner, UPQC)作为一种能最有效解决非线性敏感负荷综合电能质量问题的补偿装置而备受关注。UPQC不仅能解决由非线性、不对称负载带来的无功、谐波电流以及不平衡问题，同样可以为敏感负荷提供更为优质的供电电压，从而使其免于受到系统电压暂降或暂升、谐波电压以及闪变等带来的影响。UPQC主电路基本结构如
图1所示，由串联换流器，并联换流器，串联变压器以及旁路开关组成。主电路采用“左串右并”的连接形式，即工作时，并联换流器接于负荷侧，主要用于补偿谐波电流、无功电流和不平衡电流，同时维持两个换流器之间的公关直流电压恒定；串联换流器接于系统侧，具有维持负载公共联接点处电压幅值、抑制电压波动和补偿电压谐波的功能。这样的好处主要在于避免了串联换流器免于受到负载电流质量问题的影响，同时并联换流器免于受到系统电压质量问题的影响。通常UPQC被简单的看作拥有公共直流母线的两个相对独立的补偿装置。因为，普遍的认为电压质量问题应由串联部分解决，电流质量问题则由并联部分解决，这无异于扼杀了 UPQC的整体性。当系统发生电压暂降或电压暂升时，采用传统的串联侧补偿电压暂降或暂升，同时并联侧提供直流电压支撑的方法可能会导致系统电压更大程度的暂降。而采用完全独立串联、并联两个换流器补偿电压暂降时会带来补偿持续时间的不确定以及补偿后恢复重启等复杂问题。利用最小能量补偿的方法虽然可以一定程度上提高补偿持续时间，但其作用终归有限，而能否实现零有功注入的补偿条件更受限于电压暂降或暂升的深度以及负载功率因数等。然而，一旦UPQC串并联换流器经过一系列控制及算法实现不受负载功率因数以及电压暂降深度约束的零有功注入补偿，不仅可以避免敏感负荷受到电压暂降或暂升的影响，并且对装置的补偿能力及稳定性都有很大程度的提升。
发明内容
本发明的目的在于提供一种统一电能质量调节器电压暂降(暂升)补偿方法，用于实现统一电能质量调节器不受负载功率因数以及暂升或暂降深度约束的零有功注入补偿。为了实现上述目的，本发明提出的技术方案是，一种零有功注入的统一电能质量调节器电压暂降/暂升补偿方法，其特征是所述方法包括:
步骤1:采样系统电压，分别根据系统电压的A相系统电压Ua、B相系统电压Ub和C相系统电压U。构建虚拟系统电压，包括:由A相系统电压Ua分别计算B相虚拟电压Ubas和C相虚拟电压Ucas,构建第一组虚拟系统电压；由B相系统电压Ub分别计算A相虚拟电压Uabs和C相虚拟电压Ucbs,构建第二组虚拟系统电压；由C相系统电压U。分别计算A相虚拟电压Uacs和B相虚拟电压Ubcs,构建第三组虚拟系统电压；步骤2:根据第一组虚拟系统电压、第二组虚拟系统电压或者第三组虚拟系统电压判断系统电压是否发生暂降或者暂升，如果系统电压发生暂降或者暂升，则分别计算系统补偿电压的三相电压和系统补偿电流的d'轴和q'轴分量；其中，d'轴与补偿后的负载电压的A相电压矢量重合，q'轴垂直且超前于d'轴；步骤3:根据计算得到的系统补偿电压对统一电能质量调节器串联换流器的输出电压进行调制，使统一电能质量调节器串联换流器的输出电压的三相电压分别等于系统补偿电压的三相电压；将计算得到的系统补偿电流的d'轴和q'轴分量作为基准值，生成相应的并联换流器调制电压，从而使并联换流器输出电流的d'轴和q'轴分量等于系统补偿电流的d'轴和q'轴分量。所述根据第一组虚拟系统电压、第二组虚拟系统电压或者第三组虚拟系统电压判断系统电压是否发生暂降或者暂升具体是:步骤101:对第一组虚拟 系统电压、第二组虚拟系统电压或第三组虚拟系统电压进行dq变换，再经滤波器滤除高频分量后保留直流分量，得到虚拟系统电压的d轴和q轴分量；其中，d轴与系统电压的A相电压矢量重合，q轴垂直且超前于d轴；步骤102:当虚拟系统电压d轴分量平均值低于其额定值的90%时，则系统电压发生电压暂降；当虚拟系统电压d轴分量平均值高于其额定值的110%时，则系统电压发生暂升。当系统电压发生暂降时，计算系统补偿电压的三相电压具体是:步骤201:分别计算第一组虚拟系统电压、第二组虚拟系统电压和第三组虚拟系
统电压的补偿电压；其中，各组虚拟系统电压的补偿电压的相电压幅值为
权利要求
1.一种零有功注入的统一电能质量调节器电压暂降/暂升补偿方法，其特征是所述方法包括: 步骤1:采样系统电压，分别根据系统电压的A相系统电压Ua、B相系统电压Ub和C相系统电压U。构建虚拟系统电压，包括: 由A相系统电压Ua分别计算B相虚拟电压Ubas和C相虚拟电压Ucas，构建第一组虚拟系统电压； 由B相系统电压Ub分别计算A相虚拟电压Uabs和C相虚拟电压Ucbs,构建第二组虚拟系统电压； 由C相系统电压U。分别计算A相虚拟电压Uacs和B相虚拟电压Ubcs,构建第三组虚拟系统电压； 步骤2:根据第一组虚拟系统电压、第二组虚拟系统电压或者第三组虚拟系统电压判断系统电压是否发生暂降或者暂升，如果系统电压发生暂降或者暂升，则分别计算系统补偿电压的三相电压和系统补偿电流的d'轴和q'轴分量；其中，d'轴与补偿后的负载电压的A相电压矢量重合，q'轴垂直且超前于d'轴； 步骤3:根据计算得到的系统补偿电压对统一电能质量调节器串联换流器的输出电压进行调制，使统一电能质量调节器串联换流器的输出电压的三相电压分别等于系统补偿电压的三相电压；将计算得到的系统补偿电流的d'轴和q'轴分量作为基准值，生成相应的并联换流器调制电压，从而使并联换流器输出电流的d'轴和q'轴分量等于系统补偿电流的d'轴和q'轴分量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述根据第一组虚拟系统电压、第二组虚拟系统电压或者第三组虚拟系统电压判断系统电压是否发生暂降或者暂升具体是: 步骤101:对第一组虚拟系统电压、第二组虚拟系统电压或第三组虚拟系统电压进行dq变换，再经滤波器滤除高频分量后保留直流分量，得到虚拟系统电压的d轴和q轴分量；其中，d轴与系统电压的A相电压矢量重合，q轴垂直且超前于d轴； 步骤102:当虚拟系统电压d轴分量平均值低于其额定值的90%时，则系统电压发生电压暂降；当虚拟系统电压d轴分量平均值高于其额定值的110%时，则系统电压发生暂升。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是当系统电压发生暂降时，计算系统补偿电压的三相电压具体是: 步骤201:分别计算第一组虚拟系统电压、第二组虚拟系统电压和第三组虚拟系统电压的补偿电压；其中，各组虚拟系统电压的补偿电压的相电压幅值为
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是当系统电压发生暂降时，计算系统补偿电流的d'轴和q'轴分量具体是: 步骤301:根据负载电流的基波分量计算系统补偿电流的基波分量，其计算公式为
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是当系统电压发生暂升时，计算系统补偿电压的三相电压具体是: 步骤401:分别计算第一组虚拟系统电压、第二组虚拟系统电压和第三组虚拟系统电压的补偿电压；其中，各组虚拟系统电压的补偿电压的每相电压的幅值为
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是当系统电压发生暂升时，计算系统补偿电流的d'轴和q'轴分量具体是: 步骤501:根据负载电流的基波分量计算系统补偿电流的基波分量，其计算公式为
全文摘要
本发明公开了统一电能质量调节器电压暂降补偿控制技术领域中的一种零有功注入的统一电能质量调节器电压暂降补偿控制方法。该方法通过协调控制统一电能质量调节器的串联换流器的输出电压及并联换流器的输出电流，实现了零有功注入的电压暂降(暂升)补偿。此补偿控制方法简单可行，实现了装置电压暂降(暂升)的持久以及连续的补偿，提高了装置补偿的可靠性；避免了电压暂降(暂升)补偿过程中有功注入带来的直流电压欠压或过压的问题且无需补偿后装置恢复或重启的过程，提高了装置的稳定性。
文档编号H02J3/18GK103199539SQ201310074730
公开日2013年7月10日 申请日期2013年3月8日 优先权日2013年3月8日
发明者徐云飞, 肖湘宁, 徐永海, 龙云波, 于宝来 申请人:华北电力大学