[发明专利]一种基于级联广义积分器的电力弹簧多功能化控制方法

说明书

本发明公布了一种基于级联广义积分器的电力弹簧多功能化控制方法，包括以下步骤：电压外环采用比例积分控制，得到电力弹簧有功电流参考值；通过级联广义积分器得到关键负载电流基波分量及其正交信号，之后经过电流控制和电压控制模块，形成电力弹簧电压参考信号；电压内环采用多重准比例谐振控制，得到电力弹簧电感电流参考信号；电流内环采用比例控制，其输出经过限幅器后形成调制波信号，将其与载波信号进行比较，生成开关管驱动信号。本发明能够保证关键负载电压稳定，并有效抑制电网电流谐波；同时能够提供无功补偿，提高电网功率因数。本发明不引入低通滤波环节，提高了检测实时性，系统可以获得更加良好的动态性能。

技术领域

本发明涉及电力电子在电力系统中的应用领域，具体涉及一种基于级联广义积分器的电力弹簧多功能化控制方法。

背景技术

化石能源的逐渐枯竭以及人们对环境保护的重视，使得可再生能源得到了快速的发展。可再生能源发电存在的间歇性和随机性，使其发电量难以预测，这会造成用电需求与电网供能的不匹配，进而造成用户侧负载电压不稳定，严重影响用户侧负载的正常使用。随着可再生能源发电大规模、高比例地并入电网，大量的电力电子装置接入电网中，给电网造成严重的谐波污染。

电力弹簧能有效地解决因电网功率波动造成的负载侧电压不稳定的问题。但目前的电力弹簧控制仍存在不足之处，一方面，现有电力弹簧控制主要集中于实现电力弹簧的单个功能，在电力弹簧的多功能化控制方面，现有研究相对较少；另一方面，现有电力弹簧的谐波抑制控制也有其局限性，Wang等人在“Harmonics Suppression for CriticalLoads Using Electric Springs With Current-Source Inverters”这篇文献中采用低通滤波环节实现电力弹簧的谐波抑制功能，存在响应速度慢、相位偏移等缺点。ParagKanjiya等人在“Enhancing Power Quality and Stability of Future Smart Grid withIntermittent Renewable Energy Sources Using Electric Springs”这篇文献中采用二阶广义积分器来检测关键负载电压上的谐波成分，从而使电力弹簧具有抑制电压谐波的功能，但是这种检测技术无法同时兼顾谐波检测精度和系统的动态性能。

发明内容

针对因可再生能源发电并网引起的公共连接点(Point of Common Coupling，PCC)电压波动问题，以及因电力电子装置的广泛应用引起的电网电流谐波和功率因数下降问题，本发明目的在于提供一种基于级联广义积分器的电力弹簧多功能化控制方法，不仅能够将电网的功率波动转移到电力弹簧装置以及非关键负载上，从而保证关键负载电压和功率的稳定；而且能够抑制电网电流谐波，使得电网电流波形更趋于正弦；同时能够为电网提供无功补偿，从而提高电网的功率因数。由于不引入低通滤波环节，该控制方法提高了检测的实时性，在保证谐波检测精度的同时，系统可以获得更加良好的动态性能。

本发明至少通过如下技术方案之一实现。

一种基于级联广义积分器的电力弹簧多功能化控制方法，包括以下步骤：

1)实时采集公共连接点PCC处的电压信号u_S、关键负载的电流信号i_C、电力弹簧的输出电压信号u_ES以及电力弹簧内部电感电流信号i_L；

2)电压外环控制，其中将电压信号u_S的有效值U_S与给定的电压参考值U_{S_ref}作差，差值经过比例积分控制器，其输出为电力弹簧的基波有功电流参考值I_ES1p；