[发明专利]基于内模原理和误差迭代PI的三相不平衡设备的闭环控制方法

说明书

本发明涉及一种基于内模原理和误差迭代PI的三相不平衡设备的闭环控制方法，采样网侧电流进行闭环控制，对控制目标直接进行控制，实现很好的补偿效果；同时保有电流内环，分离谐波电流控制外环和母线电压控制外环，确保母线电压的恒定，增强了设备的使用范围；谐波电流控制外环采用内模原理的控制器，引入直流分量去除环节，内模控制器的引入大大的提升了谐波的跟踪效果；母线电压环引入误差迭代PI控制器，减小了母线电压稳态控制的误差，同时提高了基波有功负载突变情况下母线电压环的响应速度，确保了母线的电压的安全和补偿效果的稳定性，达到在基波负载变化剧烈的场合依然可以稳定运行并确保良好的补偿效果。

技术领域

本发明涉及电力电子控制领域，特别是涉及一种基于内模原理和误差迭代PI的三相不平衡设备的闭环控制方法。

背景技术

随着经济的发展，配网的负载变得越来越复杂，尤其随着农村经济的不断发展，农村配电网的三相不平衡情况越来严重，某些地方已经严重的影响了农村居民的正常生活。

近几年三相不平衡的治理设备逐渐得到社会的关注，常规的有无源电容补偿设备，有源三相不平衡补偿设备等。无源和有源其实和电能质量行业的TSC和APF类似，具有同样的特性的各自的优缺点。但是对于三相不平衡的现场，TSC设备的补偿效果非常有限，主要是因为配电网的三相不平衡居多是因为单相负载的三相投入不均衡引起的，所以三相电流不平衡的特性体现在基波电流的不平衡(基波负序和基波零序成份)、3-13次低次谐波(谐波包括正负序和零序成份)的电流的不平衡。

所以市场上出现了很多使用APF或者SVG改造的三相不平衡设备，这些设备的普遍控制方法为检测负载进行不平衡成份和谐波成份的开环控制方式，此方式存在补偿效果较差、现场不便于调试的问题，尤其是三相不平衡设备一般都是在电线杆上安装，非常不便于安装。

所以基于闭环控制方法的三相不平衡设备的需求越来越迫切，闭环控制方法不仅可以完美的解决电线杆上不便于调试的问题，同时可以确保非常好的补偿效果。

发明内容

本发明提供一种基于内模原理和误差迭代PI的三相不平衡设备的闭环控制方法，易于理解，容易实现，在基波负载变化剧烈的场合依然可以稳定运行并确保良好的补偿效果。

其技术方案如下：一种基于内模原理和误差迭代PI的三相不平衡设备的闭环控制方法，三相不平衡设备的拓扑图中交流侧通过三相电感与电网直接连接，直流侧采用两组分裂的电容串联，两组电容的中点作为中线与电网N线连接，作为零序通路，其通过以下步骤实现控制：

步骤S1：采样三相电网电压，利用锁相环得到电网电压的角度wt，作为控制变换的相角依据；

步骤S2：采集电网电流isa、isb、isc，利用ABC/DQ坐标变换，得到D、Q两个轴的电流成分id、iq，并对id、iq进行直流分量去除计算，得到不含有基波正序分量的其他电流成份，且利用DQ/ABC坐标系进行变换，得到三相谐波指令∑iabc；

步骤S3：0作为给定与三相谐波指令∑iabc做差，得到误差信号err，经过内模控制器控制得到三相补偿电流i_ra、i_rb、i_rc；

步骤S4：采样母线电压Udc，与Udc^*做差，得到误差信号err，经过误差迭代PI得到稳定母线电压的有功电流Q轴指令，经过DQ/ABC坐标系变换得到三相稳压有功指令i_wa、i_wb、i_wc；

步骤S5：将上述得到的三相补偿电流i_ra、i_rb、i_rc与三相稳压有功指令i_wa、i_wb、i_wc求和作为电感电流控制环的给定，与三相输出电流ia、ib、ic做差得到误差信号，误差信号经过P调节器控制得到调制波；