[发明专利]基于传输线路电流和关键负载电压补偿的电力弹簧控制方法

说明书

本发明公开了一种基于传输线路电流和关键负载电压补偿的电力弹簧控制方法，建立传输线路电流、电网电压与电力弹簧输出电压的关系式；确定关键负载侧电压达到参考值时传输线路电流满足的条件；建立传输线路电流幅值的表达式；确定传输线路电流幅值的最小值，计算对应的传输线路电流参考值；确定电力弹簧输出电压参考值，计算出电力弹簧输出电压的幅值参考值和相角参考值；确定电力弹簧输出电压正弦波参考信号，进而得到最终的调制波信号；生成脉冲调制信号，控制单相全桥逆变电路a相和b相IGBT管的通断。本发明通过控制电力弹簧的输出电压的幅值和相位，在将关键负载电压稳定至参考值的同时，能够将传输电流降至最小，降低传输线路损耗。

技术领域

本发明涉及电力电子逆变控制技术，具体涉及一种基于传输线路电流和关键负载电压补偿的电力弹簧控制方法。

背景技术

风能、太阳能等可再生新能源，因供能间歇性和不可预测性的特点，会对整个电力系统造成较大的影响，如负载端电压波动和频率闪现等问题。针对上述问题，电力弹簧(ES)作为一种解决上述问题的新型电力电子装备而被提出，其将机械弹簧的原理对偶到电力领域之中，通过控制ES的输出电压向系统提供有功功率和无功功率补偿，将网侧电压的波动转移到非关键负载上，从而实现维持关键负载的电压稳定和提高系统电能质量的目的。针对现有电力弹簧(ES)在稳定关键负载电压的控制策略中，存在忽略传输线路电流大小的问题。而对于电网系统而言，传输线路电流因输送距离长等问题，会导致电网传输线路上损耗严重，这样不仅会造成电力资源的浪费且在一定的程度上会增大电网经济负担。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于传输线路电流和关键负载电压补偿的电力弹簧控制方法，以在稳定关键负载电压的前提下，降低传输线路上电流大小。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于传输线路电流和关键负载电压补偿的电力弹簧控制方法，包括如下步骤：

步骤1、建立传输线路电流、电网电压与电力弹簧输出电压的关系式；

步骤2、确定关键负载侧电压达到参考值时，传输线路电流满足的条件；

步骤3、建立传输线路电流幅值的表达式；

步骤4、根据检测得到的电网电压、传输线路等效阻抗、关键负载阻抗以及非关键负载阻抗，结合步骤2和3中关系式，确定出传输线路电流幅值的最小值，进而得到对应的传输线路电流参考值；

步骤5、将步骤4中得到的传输线路电流的参考值和检测得到的电网电压代入步骤1中的关系式，得到电力弹簧输出电压参考值，然后计算出电力弹簧输出电压的幅值参考值和相角参考值；

步骤6、根据电力弹簧输出电压的相角参考值，通过sin函数信号发生器生成正弦信号，综合电力弹簧输出电压的幅值参考值与正弦信号得到电力弹簧输出电压正弦波参考信号；

步骤7、计算步骤6中电力弹簧输出电压正弦波参考信号与电力弹簧实际输出电压正弦波的误差，进行比例谐振控制，得到最终的调制波信号；

步骤8、将步骤7得到的调制波信号与载波信号比较，生成4路脉冲调制信号，控制单相全桥逆变电路a相和b相IGBT管的通断。

进一步的，步骤1中，建立传输线路电流I_L、电网电压V_G与电力弹簧输出电压V_ES的关系式，具体为：

其中：

其中Z_L为传输线路等效阻抗；Z_C为关键负载阻抗；Z_NC为非关键负载阻抗。