[发明专利]一种多变流器型三相不平衡负荷综合调节系统结构及控制策略

说明书

本发明公开了一种多变流器型三相不平衡负荷综合调节系统结构及控制策略，多个变流器并联在三相四线制电网系统中，多模块高/低性能互补协调变流器并网，采取分配补偿替代传统综合补偿控制策略，靠近变压器低压侧第一个变流器为高性能变流器，起到滤除电网三相不平衡谐波电流，其余低性能变流器平均分配控制三相不平衡有功电流和无功电流。本发明达到了平衡三相有功、无功补偿和谐波治理功能的分配控制目的，改善了电能质量，提高配电变压器功率因素，进而提高了变压器寿命及效率。

技术领域

本发明涉及三相不平衡负荷综合调节系统领域，具体涉及一种多变流器型三相不平衡负荷综合调节系统结构及控制策略。

背景技术

现代化的精密实验仪器、自动化生产的控制设备、各种各样敏感性的负载等在电网中运行，它们均需要较高的电能质量。因此低电网三相四线制系统中三相不平衡电流、谐波污染、功率因数偏低等问题需要引起越来越多的重视。单个变流器实现平衡三相电流、无功补偿和谐波治理等功能，需要对开关管子有较高的耐压水平、较高的绝缘保护措施，但如果变流器需要补偿给某相的电流超出变流器本身限定值，此时可能控制失稳。

发明内容

本发明提供了一种多变流器型三相不平衡负荷综合调节系统结构及控制策略，运用多台变流器并联到三相四线制配电系统中。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种多变流器型三相不平衡负荷综合调节系统结构，其特征在于，多个变流器并联在三相四线制电网系统中，多模块高/低性能互补协调变流器并网，采取分配补偿替代传统综合补偿控制策略，靠近变压器低压侧第一个变流器为高性能变流器，起到滤除电网三相不平衡谐波电流，其余低性能变流器平均分配控制三相不平衡有功电流和无功电流。

其中，所述变流器具有8个开关模块组成的四桥臂及LC滤波装置，其中后三个桥臂用于补偿交流配电网中正序和负序谐波电流，可实现统一控制，第四臂用来调节交流配电网的中线电流，LC滤波器用于滤除并网电流中的高频分量。

本发明还提供了一种多变流器型三相不平衡负荷综合调节系统结构控制策略，包括如下步骤：

采集负荷侧三相电流i₁，三相电压U_s，利用瞬时功率法，首先进行Clarke变换，转化成 U_α、U_β、i_α、i_β，此时运用瞬时功率法求得此时瞬时功率p＝U_α·i_α+U_β·i_β；然后求出补偿电流，进而通过将补偿电流分离成三相谐波电流、有功无功补偿电流，实现对于电流的实时补偿算法的计算；最后通过在d-q坐标系下调节i_q和i_d来控制变流器的有功和无功的调节，在变流器前三桥臂实现P和Q的解耦控制，变流器采用电流内环和电压外环的双环控制方式，最终实现对电网系统的电流三相不平衡的实时调整，使得任意时刻三相电流平衡。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

采取分配补偿替代传统综合补偿控制策略，通过高性能变流器补偿谐波电流，起到滤除电网三相不平衡谐波电流，其余低性能变流器平均分配控制三相不平衡有功电流和无功电流。达到平衡三相有功、无功补偿和谐波治理功能的分配控制目的，改善了电能质量，提高配电变压器功率因素，进而提高了变压器寿命及效率。

附图说明

图1并联在电网系统中单台变流器的拓扑结构；

图2多变流器并联运行在在电网系统中；

图3多变流器并联运行简图；

图4多变流器参考电流算法结构框图；

图5变流器1的控制策略框图；