一種瞬時(shí)功率因數(shù)補(bǔ)償控制方法及系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種瞬時(shí)功率因數(shù)補(bǔ)償控制方法及系統(tǒng)，本發(fā)明通過(guò)實(shí)時(shí)采集三相系統(tǒng)電壓、系統(tǒng)電流以及補(bǔ)償裝置的電流，獲得三相負(fù)載電流；將負(fù)載電流分解出有功電流、無(wú)功電流分量，并由此計(jì)算出負(fù)載瞬時(shí)功率因數(shù)PFL；根據(jù)給定的目標(biāo)功率因數(shù)PFref、負(fù)載瞬時(shí)功率因數(shù)計(jì)算無(wú)功控制量幅值Iqref以及三相無(wú)功控制量瞬時(shí)值iqref，該三相無(wú)功補(bǔ)償控制量的瞬時(shí)值即為所求的補(bǔ)償裝置三相電流補(bǔ)償控制指令瞬時(shí)值。本發(fā)明通過(guò)實(shí)時(shí)計(jì)算負(fù)載瞬時(shí)有功電流分量、無(wú)功電流分量來(lái)獲得負(fù)載瞬時(shí)功率因數(shù)，避免了原有算法對(duì)于快速變化負(fù)載跟蹤實(shí)時(shí)性差，響應(yīng)速度慢的問(wèn)題；并且通過(guò)功率因數(shù)控制單元直接計(jì)算出瞬時(shí)功率因數(shù)控制量，解決了原有方法PI調(diào)節(jié)器實(shí)時(shí)性差的問(wèn)題。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
-種瞬時(shí)功率因數(shù)補(bǔ)償控制方法及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種瞬時(shí)功率因數(shù)補(bǔ)償控制方法及系統(tǒng)，屬于電力無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] 電力系統(tǒng)中無(wú)功功率的存在會(huì)增加設(shè)備的容量、增加設(shè)備及線路的損耗、增大線 路壓降，從而造成電壓波動(dòng)及閃變、電壓暫降W及設(shè)備電能利用率降低等一系列電能質(zhì)量 問(wèn)題。在輸配電系統(tǒng)中應(yīng)用無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)行治理，主要有兩類(lèi):靜態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置與動(dòng)態(tài) 無(wú)功補(bǔ)償裝置。靜態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置主要為并聯(lián)固定電容器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，維護(hù)方便，因 此得到了廣泛的應(yīng)用，但它也存在只能補(bǔ)償感性無(wú)功，不能連續(xù)調(diào)節(jié)，并且可能與系統(tǒng)諧波 發(fā)生并聯(lián)諧振，放大諧波電流，損害電容器等缺點(diǎn)；而動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置主要有靜止無(wú)功補(bǔ) 償器、靜止同步補(bǔ)償器兩大類(lèi)，它們通過(guò)采集負(fù)載電流、根據(jù)無(wú)功檢測(cè)算法W及電流跟蹤技 術(shù)，實(shí)時(shí)跟蹤負(fù)載無(wú)功功率變化，并進(jìn)行動(dòng)態(tài)無(wú)功功率的補(bǔ)償，具有響應(yīng)速度快、無(wú)并聯(lián)諧 振問(wèn)題，工作范圍更廣、治理電壓波動(dòng)及閃變問(wèn)題效果更好等優(yōu)點(diǎn)，目前動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置 正逐步取代靜態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置，尤其是靜止同步補(bǔ)償器，代表了無(wú)功補(bǔ)償領(lǐng)域發(fā)展的方向。 動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置無(wú)功檢測(cè)及控制方法的性能將直接影響無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的工作性能。因此 準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地檢測(cè)出無(wú)功成分，并進(jìn)行實(shí)時(shí)快速補(bǔ)償，是無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備對(duì)無(wú)功功率進(jìn)行精確 補(bǔ)償，提高功率因數(shù)的前提。目前W功率因數(shù)作為補(bǔ)償目標(biāo)的方法主要有:基于基波周期的 功率因數(shù)補(bǔ)償控制方法。
[0003] 基于基波周期的功率因數(shù)補(bǔ)償控制方法，如圖1所示，通過(guò)連續(xù)采集計(jì)算時(shí)間t內(nèi) (通常采集時(shí)間為基波周期、1/2基波周期或1/4基波周期）的電壓、電流模擬量信號(hào)，再經(jīng)過(guò) 模擬量有效值計(jì)算和功率計(jì)算，獲得計(jì)算時(shí)間t內(nèi)的平均功率因數(shù)，然后與目標(biāo)功率因數(shù)做 相應(yīng)的比較控制獲得控制量，經(jīng)過(guò)電壓鎖相后，結(jié)合控制量獲取并網(wǎng)補(bǔ)償控制指令，實(shí)現(xiàn)動(dòng) 態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)償控制。此種方法需采集計(jì)算時(shí)間t內(nèi)模擬量信號(hào)后計(jì)算有效值、功率等量才 能分析出功率因數(shù)，最后才能生成控制指令，最快響應(yīng)時(shí)間也只能做到1/4基波周期，并且 計(jì)算的功率因數(shù)只反映計(jì)算時(shí)間t內(nèi)的平均功率因數(shù)，因此對(duì)于快速變化的負(fù)載，此種檢測(cè) 控制方法動(dòng)態(tài)跟蹤補(bǔ)償實(shí)時(shí)性差，響應(yīng)速度慢，穩(wěn)態(tài)誤差較大；同時(shí)，由于此種方法計(jì)算出 功率因數(shù)后，采用與目標(biāo)功率因數(shù)做比較的方式獲得控制量，運(yùn)種比較通常為PI調(diào)節(jié)器或 單P調(diào)節(jié)器，當(dāng)采用PI調(diào)節(jié)器時(shí)，對(duì)于負(fù)載變化不大的場(chǎng)合，可W實(shí)現(xiàn)一定的誤差跟蹤控制， 但是由于采用PI調(diào)節(jié)器，生成的控制量時(shí)需通過(guò)上次的控制量不斷積分來(lái)獲得新的控制 量，中間需要積分一定時(shí)間（通常幾個(gè)計(jì)算時(shí)間t，與PI參數(shù)有關(guān))才能達(dá)到目標(biāo)控制量，并 且每一個(gè)計(jì)算時(shí)間t(最快1/4基波周期)后才能反映出之前控制量的控制補(bǔ)償效果，因此控 制誤差仍然較大，尤其是當(dāng)采用單P調(diào)節(jié)器時(shí)，補(bǔ)償誤差更大。而且當(dāng)系統(tǒng)器件參數(shù)由于環(huán) 境溫度、濕度、氣壓、老化程度等原因發(fā)生變化，如動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備中并網(wǎng)電抗器、電容器 發(fā)生參數(shù)變化后，此種方法不具備自調(diào)節(jié)能力來(lái)彌補(bǔ)器件參數(shù)變化造成的控制誤差問(wèn)題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種瞬時(shí)功率因數(shù)補(bǔ)償控制方法及系統(tǒng)，W解決基于基波周 期的功率因數(shù)補(bǔ)償控制在負(fù)載快速變化的場(chǎng)合響應(yīng)速度慢的問(wèn)題。
[0005] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題而提供一種瞬時(shí)功率因數(shù)補(bǔ)償控制方法，該補(bǔ)償控制 方法包括W下步驟：
[0006] 1)根據(jù)=相系統(tǒng)電流和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置輸出的=相電流計(jì)算=相負(fù)載電流iLa、iLb、 ilc；
[0007] 2)根據(jù)計(jì)算得到的=相負(fù)載電流和=相系統(tǒng)電壓鎖相角計(jì)算負(fù)載電流的有功分 量Ilp、無(wú)功分量ILq和負(fù)載瞬時(shí)功率因數(shù)PFl;
[0008] 3)根據(jù)給定的目標(biāo)功率因數(shù)W及步驟2)中得到負(fù)載電流的有功分量Ilp、無(wú)功分量 ILq和負(fù)載瞬時(shí)功率因數(shù)肌計(jì)算目標(biāo)功率因數(shù)控制時(shí)的無(wú)功補(bǔ)償控制量Iqref ^及；相無(wú)功 補(bǔ)償控制量的瞬時(shí)值ia_qref、ib_qref、ic_qref^S相無(wú)功補(bǔ)償控制量的瞬時(shí)值ia_qref、ib_qref、 ic_qref即為所求的補(bǔ)償裝置=相電流補(bǔ)償控制指令瞬時(shí)值。
[0009] 為了彌補(bǔ)器件參數(shù)變化造成的控制誤差問(wèn)題，該方法還包括對(duì)步驟3)中得到的= 相無(wú)功補(bǔ)償控制量的瞬時(shí)值ia_qref、ib_qref、iE_qref進(jìn)行自調(diào)節(jié)的過(guò)程，具體步驟如下：
[0010] A.將=相系統(tǒng)電流分解出有功電流分量、無(wú)功電流分量W及補(bǔ)償后的系統(tǒng)瞬時(shí)功 率因數(shù)；
[0011] B.根據(jù)目標(biāo)功率因數(shù)與A中得到的補(bǔ)償后系統(tǒng)瞬時(shí)功率因數(shù)，采用自調(diào)節(jié)控制器 計(jì)算出自調(diào)節(jié)系數(shù)PF_K;
[0012] C.根據(jù)步驟B中獲得的自調(diào)節(jié)系數(shù)PF_K對(duì)步驟3)中獲得的=相無(wú)功補(bǔ)償控制量的 瞬時(shí)值13_。,6:、心。,6:、1。_。,6:進(jìn)行調(diào)節(jié)，從得到調(diào)節(jié)后動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置的立相補(bǔ)償指令1\_。,6:、 i Vqref、，并根據(jù)運(yùn)^相補(bǔ)償指令對(duì)設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)償。
[001引步驟帥調(diào)節(jié)后動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置立相的補(bǔ)償指令i\_qref、iYqref、^_qref的計(jì)算公式 為：
[0014] i*a_qref=(l+PF_K)Xia_qref [001 引 i*bjref= (1+PF-K) X ibjref
[0016] i*c_qref=(l+PF_K)Xic_qref
[001 7]其中，i\_qref為自調(diào)節(jié)后補(bǔ)償裝置A相電流補(bǔ)償控制指令瞬時(shí)值，單位安培;i Vqref 為自調(diào)節(jié)后補(bǔ)償裝置8相電流補(bǔ)償控制指令瞬時(shí)值，單位安培；自調(diào)節(jié)后，補(bǔ)償裝 置C相電流補(bǔ)償控制指令瞬時(shí)值，單位安培;PFJ(為自調(diào)節(jié)系數(shù)；ia_qref為自調(diào)節(jié)前，補(bǔ)償裝 置A相電流補(bǔ)償控制指令瞬時(shí)值，單位安培；ib_qref為自調(diào)節(jié)前，補(bǔ)償裝置B相電流補(bǔ)償控制 指令瞬時(shí)值，單位安培；ia_qref為自調(diào)節(jié)前，補(bǔ)償裝置C相電流補(bǔ)償控制指令瞬時(shí)值，單位安 培。
[0018]所述步驟1)中S相負(fù)載電流的計(jì)算公式為：
[0019；
[0020] 其中iLa為負(fù)載電流A相電流瞬時(shí)值，單位安培；iLb為負(fù)載電流B相電流瞬時(shí)值，單 位安培；iL。為負(fù)載電流C相電流瞬時(shí)值，單位安培；isa為系統(tǒng)電流A相電流瞬時(shí)值，單位安 培；isb為系統(tǒng)電流財(cái)目電流瞬時(shí)值，單位安培；iSc為系統(tǒng)電流討目電流瞬時(shí)值，單位安培；iGa 為無(wú)功補(bǔ)償裝置A相輸出電流瞬時(shí)值，單位安培;icb為無(wú)功補(bǔ)償裝置B相輸出電流瞬時(shí)值，單 位安培;ie。為無(wú)功補(bǔ)償裝置C相輸出電流瞬時(shí)值，單位安培。
[0021] 所述步驟2)中負(fù)載電流有功電流分量Ilp、無(wú)功電流分量ILqW及負(fù)載瞬時(shí)功率因 數(shù)PFl的計(jì)算公式為：
[0022]
[0023]
[0024] 其中Up為負(fù)載電流有功電流分量，單位安培；Iu為負(fù)載電流無(wú)功電流分量，單位 安培；ka為負(fù)載電流A相電流瞬時(shí)值，單位安培；kb為負(fù)載電流B相電流瞬時(shí)值，單位安培； U。為負(fù)載電流C相電流瞬時(shí)值，單位安培;03為系統(tǒng)A相電壓鎖相角，單位度;0b為系統(tǒng)B相電 壓鎖相角，單位度;9。為系統(tǒng)C相電壓鎖相角，單位度;Ph為負(fù)載瞬時(shí)功率因數(shù)。
[002引無(wú)功補(bǔ)償控制量1。,6:^及；相無(wú)功補(bǔ)償控制量的瞬時(shí)值13_。,6:、山。,6:、1。_。,6撕計(jì) 算公式如下：
[0026] Iqref= I Lq-Wem
[0027]
[002引 ia_qref=IqrefXc0S0a
[0029] ib_qref=Iqref Xc〇S0b
[0030] ic_qref=Iqref XCOS0〇
[0031] 其中，ia_qref為自調(diào)節(jié)前補(bǔ)償裝置A相電流補(bǔ)償控制指令瞬時(shí)值，單位安培；ib_qref 為自調(diào)節(jié)前補(bǔ)償裝置B相電流補(bǔ)償控制指令瞬時(shí)值，單位安培;it_qref為自調(diào)節(jié)前補(bǔ)償裝置C 相電流補(bǔ)償控制指令瞬時(shí)值，單位安培；Iqref為目標(biāo)功率因數(shù)控制時(shí)檢測(cè)出的無(wú)功補(bǔ)償控 制量，單位安培;0。為系統(tǒng)A相電壓鎖相角，單位度;0b為系統(tǒng)B相電壓鎖相角，單位度;0。為系 統(tǒng)C相電壓鎖相角，單位度。
[0032 ]系統(tǒng)電流有功電流I Sp、無(wú)功電流I Sq分量W及補(bǔ)償后系統(tǒng)瞬時(shí)功率因數(shù)PFs由S相 系統(tǒng)電流is、系統(tǒng)電壓鎖相獲得的=相電壓鎖相角0計(jì)算得到，計(jì)算公式如下：
[0033]
[0034] 其中，Isp為系統(tǒng)電流有功電流分量，單位安培；Isq為系統(tǒng)電流無(wú)功電流分量，單位 安培；isa為系統(tǒng)電流A相電流瞬時(shí)值，單位安培；isb為系統(tǒng)電流B相電流瞬時(shí)值，單位安培； is。為系統(tǒng)電流C相電流瞬時(shí)值，單位安培;0a為系統(tǒng)A相電壓鎖相角，單位度;0b為系統(tǒng)B相電 壓鎖相角，單位度;9。為系統(tǒng)C相電壓鎖相角，單位度;PFs為系統(tǒng)瞬時(shí)功率因數(shù)。
[0035] 本發(fā)明還提供了一種瞬時(shí)功率因數(shù)補(bǔ)償控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括負(fù)載電流計(jì)算 單元、負(fù)載有功無(wú)功電流計(jì)算單元、電壓鎖相單元和功率因數(shù)控制單元，
[0036] 所述負(fù)載電流計(jì)算單元用于根據(jù)=相系統(tǒng)電流和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置輸出的=相電流 計(jì)算S相負(fù)載電流iLa、iLb、iLc;
[0037] 所述電壓鎖相單元用于對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行鎖相W獲取S相電壓鎖相角0a、0b、0c;
[0038] 所述負(fù)載有功無(wú)功電流計(jì)算單元用于根據(jù)負(fù)載電流計(jì)算單元計(jì)算得到的=相負(fù) 載電流iLa、iLb、iLc和電壓鎖相單元得到的；相系統(tǒng)電壓鎖相角0a、0b、0c計(jì)算負(fù)載電流的有 功分量Ilp、無(wú)功分量ILq和負(fù)載瞬時(shí)功率因數(shù)PFl;
[0039] 所述功率因數(shù)控制單元用于根據(jù)給定的目標(biāo)功率因數(shù)W及負(fù)載有功無(wú)功電流計(jì) 算單元得到的負(fù)載電流的有功分量Ilp、無(wú)功分量ILq和負(fù)載瞬時(shí)功率因數(shù)PFl計(jì)算目標(biāo)功率 因數(shù)控制時(shí)的無(wú)功補(bǔ)償控制量I qref W及S相無(wú)功補(bǔ)償控制量的瞬時(shí)值i a_qref、i b_qref、 ic_qref，該S相無(wú)功補(bǔ)償控制量的瞬時(shí)值ia_qref、ib_qref、iE_qref即為所求的補(bǔ)償裝置S相電流 補(bǔ)償控制指令瞬時(shí)值。
[0040] 該系統(tǒng)還包括對(duì)功率因數(shù)控制單元得到的S相無(wú)功補(bǔ)償控制量的瞬時(shí)值ia_qref、 ib_qref、iG_qref進(jìn)行自調(diào)節(jié)的系統(tǒng)有功無(wú)功電流計(jì)算單元、自調(diào)節(jié)系數(shù)計(jì)算單元和自調(diào)節(jié)指 令計(jì)算單元，
[0041] 所述系統(tǒng)有功無(wú)功電流計(jì)算單元用于將=相系統(tǒng)電流分解出有功電流分量Isp、無(wú) 功電流分量IsqW及補(bǔ)償后的系統(tǒng)瞬時(shí)功率因數(shù)PFs;
[0042] 所述自調(diào)節(jié)系數(shù)計(jì)算單元用于根據(jù)目標(biāo)功率因數(shù)與系統(tǒng)有功無(wú)功電流計(jì)算單元 得到的補(bǔ)償后系統(tǒng)瞬時(shí)功率因數(shù)PFs,采用自調(diào)節(jié)控制器計(jì)算出自調(diào)節(jié)系數(shù)PF_K;
[0043] 所述自調(diào)節(jié)指令計(jì)算單元用于根據(jù)自調(diào)節(jié)系數(shù)計(jì)算單元獲得的自調(diào)節(jié)系數(shù)PF_K 對(duì)功率因數(shù)控制單元獲得的S相無(wú)功補(bǔ)償控制量的瞬時(shí)值ia_qref、ib_qref、iG_qref進(jìn)行調(diào)節(jié)， W得到調(diào)節(jié)后動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置的S相補(bǔ)償指令托_9,6!、1心9,6!、托_。,6!，并根據(jù)運(yùn)；相補(bǔ)償指 令對(duì)設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)償。
[0044] 所述的系統(tǒng)有功無(wú)功電流計(jì)算單元、電壓鎖相單元和負(fù)載有功無(wú)功電流計(jì)算單元 前均增設(shè)有濾波器，分別用于在各單元計(jì)算前對(duì)系統(tǒng)電流、系統(tǒng)電壓和負(fù)載電流進(jìn)行濾波， 使濾波后的系統(tǒng)電流、系統(tǒng)電壓和負(fù)載電流只包含有基波分量。
[0045] 本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明通過(guò)實(shí)時(shí)計(jì)算負(fù)載瞬時(shí)有功電流分量、無(wú)功電流分 量來(lái)獲得負(fù)載瞬時(shí)功率因數(shù)，無(wú)需采集一定時(shí)間內(nèi)（最快需1/4基波周期)模擬量來(lái)計(jì)算電 壓、電流有效值、功率W及功率因數(shù)，避免了原有算法對(duì)于快速變化負(fù)載跟蹤實(shí)時(shí)性差，響 應(yīng)速度慢的問(wèn)題;并且通過(guò)功率因數(shù)控制單元可直接計(jì)算出瞬時(shí)功率因數(shù)控制量，無(wú)需如 原有算法通過(guò)采用PI調(diào)節(jié)器積分的方式獲取控制量，因此解決了原有方法PI調(diào)節(jié)器實(shí)時(shí)性 差的問(wèn)題。
[0046] 同時(shí)本發(fā)明還通過(guò)閉環(huán)反饋控制，實(shí)時(shí)計(jì)算補(bǔ)償后系統(tǒng)瞬時(shí)有功電流分量、無(wú)功 電流分量來(lái)獲得補(bǔ)償后系統(tǒng)瞬時(shí)功率因數(shù)，反饋的系統(tǒng)瞬時(shí)功率因數(shù)經(jīng)過(guò)自調(diào)節(jié)系數(shù)生成 單元，可實(shí)時(shí)獲取穩(wěn)態(tài)自調(diào)節(jié)系數(shù)，動(dòng)態(tài)修正控制誤差，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)功率因數(shù)的無(wú)差控制，解 決了原有方法在負(fù)載快速變化的場(chǎng)合或系統(tǒng)器件參數(shù)由于環(huán)境溫度、濕度、氣壓、老化程度 等原因發(fā)生變化，引起較大的穩(wěn)態(tài)誤差問(wèn)題。
[0047] 本發(fā)明在電壓、電流崎變場(chǎng)合引入對(duì)負(fù)載電流、系統(tǒng)電流W及系統(tǒng)電壓進(jìn)行濾波 的濾波器，濾除諧波后，剩余的基波分量再進(jìn)行瞬時(shí)功率因數(shù)補(bǔ)償控制，避免了電流、電壓 崎變對(duì)功率因數(shù)補(bǔ)償控制性能的影響。
【附圖說(shuō)明】
[0048] 圖1是傳統(tǒng)的基于基波周期的功率因數(shù)補(bǔ)償控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
[0049] 圖2是本發(fā)明瞬時(shí)功率因數(shù)補(bǔ)償控制系統(tǒng)實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0050] 圖3是本發(fā)明瞬時(shí)功率因數(shù)補(bǔ)償控制系統(tǒng)實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0051] 圖4是本發(fā)明瞬時(shí)功率因數(shù)補(bǔ)償控制系統(tǒng)實(shí)施例S的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0052] 圖5是本發(fā)明實(shí)施例中瞬時(shí)功率因數(shù)補(bǔ)償控制方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0053] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0054] 本發(fā)明瞬時(shí)功率因數(shù)補(bǔ)償控制系統(tǒng)的實(shí)施例一
[0055] 本實(shí)施例中的瞬時(shí)功率因數(shù)補(bǔ)償控制系統(tǒng)如圖2所示，包括負(fù)載電流計(jì)算單元、負(fù) 載有功無(wú)功電流計(jì)算單元、電壓鎖相單元和功率因數(shù)控制單元。該系統(tǒng)通過(guò)負(fù)載有功無(wú)功 電流計(jì)算單元實(shí)時(shí)計(jì)算負(fù)載瞬時(shí)有功電流分量、無(wú)功電流分量來(lái)獲得負(fù)載瞬時(shí)功率因數(shù)， 并通過(guò)功率因數(shù)控制單元計(jì)算出瞬時(shí)功率因數(shù)控制量。該單元的具體工作過(guò)程如下：
[0056] 負(fù)載電流計(jì)算單元用于根據(jù)=相系統(tǒng)電流和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置輸出的=相電流計(jì)算 二相負(fù)載電流iLa、iLb、iLc，所米用的二相負(fù)載電流的計(jì)算公式為： 剛
(1)
[0058] 其中Ua為負(fù)載電流A相電流瞬時(shí)值，單位安培；kb為負(fù)載電流B相電流瞬時(shí)值，單 位安培；k。為負(fù)載電流C相電流瞬時(shí)值，單位安培；isa為系統(tǒng)電流A相電流瞬時(shí)值，單位安 培；isb為系統(tǒng)電流財(cái)目電流瞬時(shí)值，單位安培；isc為系統(tǒng)電流討目電流瞬時(shí)值，單位安培；iGa 為無(wú)功補(bǔ)償裝置A相輸出電流瞬時(shí)值，單位安培;icb為無(wú)功補(bǔ)償裝置B相輸出電流瞬時(shí)值，單 位安培;ic。為無(wú)功補(bǔ)償裝置C相輸出電流瞬時(shí)值，單位安培。
[0059] 電壓鎖相單元對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行鎖相W獲取S相電壓鎖相角03、06、0。，本實(shí)施例中電壓 鎖相單元采用的鎖相方法為:將旋轉(zhuǎn)的=相電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化成旋轉(zhuǎn)兩相坐標(biāo)系上的分量，通 過(guò)兩相愉掉處際態(tài)h的A冨后TF巧傳靴姑角，計(jì)算公式為； 閨 心
[0061 ] (3)
[0062] 當(dāng)Ua>0,化《0時(shí)
[0063] 目 3=目 0 (4)
[0064] 當(dāng) Ua^O，化 >0 時(shí) [00化]目 3= 180-目 0 (5)
[0066] 當(dāng)Ua《0,化>0時(shí)
[0067] Ba= 180+00 (6)
[006引 當(dāng)Ua《0,化《0時(shí)
[0069] 目 a = 360-目 0 (7)
[0070] 由A相鎖相角目a計(jì)算B、C兩相鎖相角目b、白C :
[0071] 0b = 0a-12〇 (8)
[0072] 目 C=目 a+120 (9)
[0073] 其中，Ua為旋轉(zhuǎn)兩相坐標(biāo)系a軸分量，單位伏;Ue為旋轉(zhuǎn)兩相坐標(biāo)系0軸分量，單位 伏;Ua為系統(tǒng)A相相電壓瞬時(shí)值，單位伏;Ub為系統(tǒng)B相相電壓瞬時(shí)值，單位伏;Uc為系統(tǒng)C相相 電壓瞬時(shí)值，單位伏;為濾波后系統(tǒng)A相相電壓瞬時(shí)值，單位伏;iA為濾波后系統(tǒng)B相相電 壓瞬時(shí)值，單位伏;扣為濾波后系統(tǒng)討時(shí)姑壓瞬時(shí)值，單位伏；00為鎖相角度值，單位度;03 為系統(tǒng)A相電壓鎖相角，單位度;0b為系統(tǒng)B相電壓鎖相角，單位度;0。為系統(tǒng)C相電壓鎖相角， 單位度。
[0074] 負(fù)載有功無(wú)功電流計(jì)算單元根據(jù)負(fù)載電流計(jì)算單元計(jì)算得到的=相負(fù)載電流iLa、 iLb、iLc和電壓鎖相單元得到的；相系統(tǒng)電壓鎖相角0a、0b、0c計(jì)算負(fù)載電流的有功分量Ilp、 無(wú)功分量ILq和負(fù)載瞬時(shí)功率因數(shù)肌，其所采用的計(jì)算公式如下：
W 對(duì) ，:1。）
[0076] (11)
[0077] 其中Up為負(fù)載電流有功電流分量，單位安培；Iu為負(fù)載電流無(wú)功電流分量，單位 安培；ka為負(fù)載電流A相電流瞬時(shí)值，單位安培；kb為負(fù)載電流B相電流瞬時(shí)值，單位安培； U。為負(fù)載電流C相電流瞬時(shí)值，單位安培;03為系統(tǒng)A相電壓鎖相角，單位度;0b為系統(tǒng)B相電 壓鎖相角，單位度;9。為系統(tǒng)C相電壓鎖相角，單位度;Ph為負(fù)載瞬時(shí)功率因數(shù)。
[0078] 功率因數(shù)控制單元根據(jù)給定的目標(biāo)功率因數(shù)W及負(fù)載有功無(wú)功電流計(jì)算單元得 到的負(fù)載電流的有功分量Ilp、無(wú)功分量ILq和負(fù)載瞬時(shí)功率因數(shù)PFl計(jì)算目標(biāo)功率因數(shù)控制 時(shí)的無(wú)功補(bǔ)償控制量Iqref ^及^相無(wú)功補(bǔ)償控制量的瞬時(shí)值 無(wú)功補(bǔ)償控制量的瞬時(shí)值13_。,6:、1^,6:、1。_。,6:即為所求的補(bǔ)償裝置；相電流補(bǔ)償控制指令 瞬時(shí)值。
[0079] 無(wú)功補(bǔ)償控制量Iuref的計(jì)算公式為：
[0080]
(12)
[0081] I 町 Gf=Iu-Wem (13)
[0082] 或采用W下公式計(jì)算Iqref:
[0083]
(14)
[0084] 功率因數(shù)控制單元在獲得無(wú)功補(bǔ)償控制量Iqref后，需根據(jù)S相的鎖相角0的余弦 函數(shù)將檢測(cè)出的無(wú)功補(bǔ)償控制量Iqref轉(zhuǎn)化為瞬時(shí)值，無(wú)功補(bǔ)償控制量Iqref為正值時(shí)，表示為 負(fù)載容性無(wú)功電流，補(bǔ)償裝置需輸出感性無(wú)功電流進(jìn)行補(bǔ)償;為負(fù)值時(shí)，表示為負(fù)載感性無(wú) 功電流，補(bǔ)償裝置需輸出容性無(wú)功電流進(jìn)行補(bǔ)償，因此；相補(bǔ)償控制指令ia_qref、ib_qref、 ic_qref計(jì)算公式為：
[00 化]ia_qref=IqrefXc〇S0a (15)
[0086] ib_qref=Iqref Xc〇S0b (16)
[0087] ic_qref=Iqref XCOS0〇 (17)
[008引其中，ia_qref為自調(diào)節(jié)前補(bǔ)償裝置A相電流補(bǔ)償控制指令瞬時(shí)值，單位安培；ib_qref 為自調(diào)節(jié)前補(bǔ)償裝置B相電流補(bǔ)償控制指令瞬時(shí)值，單位安培;it_qref為自調(diào)節(jié)前補(bǔ)償裝置C 相電流補(bǔ)償控制指令瞬時(shí)值，單位安培；Iqref為目標(biāo)功率因數(shù)控制時(shí)檢測(cè)出的無(wú)功補(bǔ)償控 制量，單位安培。
[0089] 本發(fā)明瞬時(shí)功率因數(shù)補(bǔ)償控制系統(tǒng)的實(shí)施例二
[0090] 為了彌補(bǔ)器件參數(shù)變化造成的控制誤差問(wèn)題，本發(fā)明在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上對(duì)功率 因數(shù)控制單元得到的S相無(wú)功補(bǔ)償控制量的瞬時(shí)值i a_qref、i Mref、i E_qref進(jìn)行自調(diào)節(jié)，如圖3 所示，該系統(tǒng)在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，還包括有系統(tǒng)功無(wú)功電流計(jì)算單元、自調(diào)節(jié)系數(shù)計(jì)算單 元和自調(diào)節(jié)指令計(jì)算單元。該系統(tǒng)的工作過(guò)程如下：
[0091] 系統(tǒng)有功無(wú)功電流計(jì)算單元將=相系統(tǒng)電流分解出有功電流分量ISp、無(wú)功電流分 量IsqW及補(bǔ)償后的系統(tǒng)瞬時(shí)功率因數(shù)PFs,其采用的公式為：
C18)
[0093] .(巧）
[0094] 自調(diào)節(jié)系數(shù)計(jì)算單元用于根據(jù)目標(biāo)功率因數(shù)與系統(tǒng)有功無(wú)功電流計(jì)算單元得到 的補(bǔ)償后系統(tǒng)瞬時(shí)功率因數(shù)PFs,采用自調(diào)節(jié)控制器計(jì)算出自調(diào)節(jié)系數(shù)PF_K，用于減小控制 誤差W及系統(tǒng)器件參數(shù)改變?cè)斐傻恼`差。本發(fā)明中的自調(diào)節(jié)控制器可采用PI、PID或重復(fù)控 制等調(diào)節(jié)器，本實(shí)施例采用離散PI調(diào)節(jié)器，其計(jì)算公式為：
[0095] PF_K = kp( PFref-PFs )+ki( PFref-PFs )+PF_K* (20)
[0096] 其中，PF_K為當(dāng)前時(shí)刻計(jì)算出的自調(diào)節(jié)系數(shù);PF_K%上一時(shí)刻計(jì)算出的自調(diào)節(jié)系 數(shù);PFref為目標(biāo)功率因數(shù);PFs為系統(tǒng)瞬時(shí)功率因數(shù);kp為離散PI調(diào)節(jié)器的比例系數(shù);ki為離 散PI調(diào)節(jié)器的積分系數(shù)。自調(diào)節(jié)控制器的輸出PF_K，應(yīng)做限幅處理，限幅范圍可為-1~+1， 可根據(jù)補(bǔ)償設(shè)備存在的最大誤差來(lái)確定具體范圍，本方法實(shí)例中設(shè)計(jì)的自調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)可具備 20%的自調(diào)節(jié)能力，因此采用的限幅-0.2~+0.2。
[0097] 自調(diào)節(jié)指令計(jì)算單元根據(jù)自調(diào)節(jié)系數(shù)計(jì)算單元獲得的自調(diào)節(jié)系數(shù)PFJ(對(duì)功率因 數(shù)控制單元獲得的S相無(wú)功補(bǔ)償控制量的瞬時(shí)值ia_qref、ib_qref、ic_qref進(jìn)行調(diào)節(jié)，W得到調(diào) 節(jié)后動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置的；相補(bǔ)償指令1\_。,6!、1心。,6!、1^^_。,6!，并根據(jù)運(yùn)；相補(bǔ)償指令對(duì)設(shè)備 進(jìn)行補(bǔ)償。
[009引 i*a_qref=(l+PF_K)Xia_qref (21)
[0099] iVqref = (1+PF_K) X ib_qref (22)
[0100] i*c_qref= (1+PF_K) X ic_qref (23)
[0101] 其中，i\_qref為自調(diào)節(jié)后，補(bǔ)償裝置A相電流補(bǔ)償控制指令瞬時(shí)值，單位安培； i Yqref為自調(diào)節(jié)后，補(bǔ)償裝置財(cái)目電流補(bǔ)償控制指令瞬時(shí)值，單位安培；^_qref為自調(diào)節(jié)后， 補(bǔ)償裝置C相電流補(bǔ)償控制指令瞬時(shí)值，單位安培；ia_qref為自調(diào)節(jié)前，補(bǔ)償裝置A相電流補(bǔ) 償控制指令瞬時(shí)值，單位安培；ib_qref為自調(diào)節(jié)前，補(bǔ)償裝置B相電流補(bǔ)償控制指令瞬時(shí)值， 單位安培;ia_qref為自調(diào)節(jié)前，補(bǔ)償裝置C相電流補(bǔ)償控制指令瞬時(shí)值，單位安培。
[0102] 本發(fā)明瞬時(shí)功率因數(shù)補(bǔ)償控制系統(tǒng)的實(shí)施例=
[0103] 為了使本發(fā)明的瞬時(shí)功率因數(shù)補(bǔ)償控制系統(tǒng)能夠應(yīng)用于電壓、電流崎變的場(chǎng)合， 本實(shí)施例中的瞬時(shí)功率因數(shù)補(bǔ)償控制系統(tǒng)在實(shí)施例二的基礎(chǔ)上進(jìn)行了進(jìn)一步改進(jìn)，如圖4 所示，系統(tǒng)有功無(wú)功電流計(jì)算單元、電壓鎖相單元和負(fù)載有功無(wú)功電流計(jì)算單元前均增設(shè) 有濾波器，分別用于在各單元計(jì)算前對(duì)系統(tǒng)電流、系統(tǒng)電壓和負(fù)載電流進(jìn)行濾波，W消除其 對(duì)應(yīng)的諧波分量，使濾波后的系統(tǒng)電流、系統(tǒng)電壓和負(fù)載電流只包含有基波分量。濾波器采 用低通濾波器，本實(shí)施例中采用己特沃斯低通濾波器，設(shè)計(jì)的截止頻率為基波頻率，采樣時(shí) 間與計(jì)算周期相同，經(jīng)過(guò)濾波后的；相負(fù)載電流 ^及立相系統(tǒng)電壓扣、1^、11\^只含有基波分量，此時(shí)濾波后的立相負(fù)載電流、系統(tǒng)電流、系 統(tǒng)電壓信號(hào)按照實(shí)施例二中的計(jì)算可獲得應(yīng)用于電壓、電流崎變場(chǎng)合的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償指令。
[0104] 本發(fā)明通過(guò)實(shí)時(shí)采集=相系統(tǒng)電壓、系統(tǒng)電流W及補(bǔ)償裝置的電流，獲得=相負(fù) 載電流;系統(tǒng)電壓經(jīng)過(guò)鎖相后，將負(fù)載電流分解出有功電流、無(wú)功電流分量，并由此計(jì)算出 負(fù)載瞬時(shí)功率因數(shù)PFl;根據(jù)給定的目標(biāo)功率因數(shù)PFref、負(fù)載瞬時(shí)功率因數(shù)直接計(jì)算出無(wú)功 控制量幅值Iqref ^及^相無(wú)功控制量瞬時(shí)值iqref;同樣的，根據(jù)系統(tǒng)電流分解出其有功電 流、無(wú)功電流分量W及補(bǔ)償后的系統(tǒng)瞬時(shí)功率因數(shù)PFs;再由系統(tǒng)瞬時(shí)功率因數(shù)PFs與目標(biāo)功 率因數(shù)PFref進(jìn)行自調(diào)節(jié)控制，獲得自調(diào)節(jié)系數(shù)PF_K ;最后將S相無(wú)功控制量瞬時(shí)值iqref與 自調(diào)節(jié)系數(shù)PFJ(進(jìn)行自調(diào)節(jié)運(yùn)算，獲得動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置的；相補(bǔ)償指令i%ref。本發(fā)明克服了 原有功率因數(shù)補(bǔ)償控制方法實(shí)時(shí)性差、響應(yīng)速度慢、跟蹤補(bǔ)償誤差大、控制方法性能受裝置 器件參數(shù)變化影響的問(wèn)題，同時(shí)本發(fā)明可應(yīng)用于負(fù)載快速變化的場(chǎng)合或系統(tǒng)電壓、電流崎 變嚴(yán)重的場(chǎng)合。
[0105] 本發(fā)明瞬時(shí)功率因數(shù)補(bǔ)償控制方法的實(shí)施例
[0106] 該實(shí)施例中的瞬時(shí)功率因數(shù)補(bǔ)償控制方法的具體的實(shí)現(xiàn)流程如圖5所示，過(guò)程如 下：
[0107] 1.初始化運(yùn)算參數(shù)，包括自調(diào)節(jié)系數(shù)計(jì)算中離散PI調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)、積分系數(shù)， 設(shè)定需要控制的目標(biāo)功率因數(shù)；當(dāng)在系統(tǒng)電壓、電流崎變場(chǎng)合使用時(shí)，還需初始化濾波器的 截止頻率、采樣時(shí)間W及濾波器緩存器。
[010引2.采集S相系統(tǒng)電壓Ua、叫、Uc、S相系統(tǒng)電流153心6心。、動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置輸出^相 電流iGa、iGb、iGc，參照公式（1)，計(jì)算出S相負(fù)載電流iLa、iLb、iLc。
[0109] 3.當(dāng)在系統(tǒng)電壓、電流崎變場(chǎng)合使用時(shí)，需進(jìn)行此步驟運(yùn)算后在進(jìn)行下一步驟，此 步驟中對(duì)計(jì)算獲得的S相負(fù)載電流扣3、山、心，采集輸入的^相系統(tǒng)電流153心6心擬及^ 相系統(tǒng)電壓Ua、Ub、Uc分別進(jìn)行數(shù)字濾波運(yùn)算，提取基波分量，濾波器可采用低通濾波器進(jìn)行 濾波，本發(fā)明中采用己特沃斯低通濾波器，設(shè)計(jì)的截止頻率為基波頻率，采樣時(shí)間與計(jì)算周 期相同，經(jīng)過(guò)濾波后的；相負(fù)載電流1\3、1\6、1\。，；相負(fù)載電流1^3、1^6、1^成及；相系 統(tǒng)電壓11\、11\、11\^只含有基波分量。
[0110] 4.參照公式(2)~(9)或其他鎖相運(yùn)算方法，根據(jù)立相系統(tǒng)電壓113、化、11?；?yàn)V波后 S相系統(tǒng)電壓uWb、扣計(jì)算出立相系統(tǒng)的鎖相角0a、0b、0。。
[011。 5.將；相負(fù)載電流山3、山、山或?yàn)V波后的；相負(fù)載電流1\3、1\6、1\。，系統(tǒng)電壓鎖 相獲得的S相電壓鎖相角03、0b、0C，參照公式（10)、（ 11 )，計(jì)算出負(fù)載電流有功電流分量Ilp、 無(wú)功電流分量iLq、負(fù)載瞬時(shí)功率因數(shù)PFl。
[0112] 6.通過(guò)負(fù)載電流有功電流Ilp、無(wú)功電流ILq分量W及給定的目標(biāo)功率因數(shù)PFref，參 照公式（12)~（14)，計(jì)算出目標(biāo)功率因數(shù)控制時(shí)的無(wú)功補(bǔ)償控制量Iqref,然后根據(jù)S相電 壓鎖相角0的余弦函數(shù)W及無(wú)功補(bǔ)償控制量Iqref轉(zhuǎn)化為=相無(wú)功補(bǔ)償控制量的瞬時(shí)值 1 a_qref、1 b_qref、1 c_qref O
[0113] 7.采用與計(jì)算負(fù)載功率因數(shù)相似的方法，通過(guò)S相系統(tǒng)電流153、156、15?；?yàn)V波后 的S相系統(tǒng)電流1^3、1^6、1^。、系統(tǒng)電壓鎖相獲得的^相電壓鎖相角03、06、0。，參照公式 (18 )、（ 19 )，計(jì)算出系統(tǒng)電流有功電流分量I Sp、無(wú)功電流分量ISq W及補(bǔ)償后系統(tǒng)瞬時(shí)功率 因數(shù)PFs。
[0114] 8.通過(guò)補(bǔ)償后的系統(tǒng)瞬時(shí)功率因數(shù)PFs與目標(biāo)功率因數(shù)PFref,采用自調(diào)節(jié)控制器 獲得自調(diào)節(jié)系數(shù)PF_K，其中，自調(diào)節(jié)控制器可采用PI、PID或重復(fù)控制等調(diào)節(jié)器，本實(shí)施例中 采用離散PI調(diào)節(jié)器，參照公式(20)，并進(jìn)行限幅處理，計(jì)算出自調(diào)節(jié)系數(shù)PF_K。
[011引9.根據(jù)獲得的；相補(bǔ)償控制指令13_?！?、心。,6:、1。_。,6:^及自調(diào)節(jié)系數(shù)計(jì)算單元獲 得的自調(diào)節(jié)系數(shù)PFJ(參照公式（21)~（23)進(jìn)行運(yùn)算，獲得動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置S相的補(bǔ)償指令 托_。地、1\_。地、托_。地，根據(jù)；相的補(bǔ)償指令1*3_。地、1*^地、托_。,6:，補(bǔ)償設(shè)備可實(shí)現(xiàn)具有 自調(diào)節(jié)能力的瞬時(shí)功率因數(shù)補(bǔ)償控制。
[0116] 10.完成W上步驟，等待下一個(gè)運(yùn)算時(shí)刻到來(lái)后，返回步驟2,進(jìn)入下一次運(yùn)算循 環(huán)，循環(huán)計(jì)算步驟2~9相關(guān)內(nèi)容，可獲得每個(gè)運(yùn)算時(shí)刻瞬時(shí)功率因數(shù)控制指令信號(hào)；其中， 每個(gè)運(yùn)算周期的確定由CPU運(yùn)算能力、模擬量通道采樣速率W及動(dòng)態(tài)補(bǔ)償設(shè)備電力電子開(kāi) 關(guān)器件開(kāi)關(guān)頻率決定，運(yùn)算周期越快，動(dòng)態(tài)補(bǔ)償設(shè)備響應(yīng)速度越快、實(shí)時(shí)性越好、控制精度 越局。
[0117] 通過(guò)上述過(guò)程本發(fā)明可用于電力無(wú)功補(bǔ)償?shù)臋z測(cè)及補(bǔ)償控制方法，其通過(guò)有功電 流、無(wú)功電流計(jì)算單元，能夠?qū)崟r(shí)計(jì)算瞬時(shí)有功電流分量、無(wú)功電流分量W及瞬時(shí)功率因 數(shù)，避免了原有算法對(duì)于快速變化負(fù)載跟蹤實(shí)時(shí)性差，響應(yīng)速度慢的問(wèn)題，改善了系統(tǒng)實(shí)時(shí) 性能W及電壓波動(dòng)及閃變的治理效果；引入功率因數(shù)控制單元，可直接快速計(jì)算出瞬時(shí)功 率因數(shù)控制量，響應(yīng)速度快，無(wú)需如原有算法采用PI調(diào)節(jié)器積分方式獲取控制量，因此可解 決原有方法PI調(diào)節(jié)器實(shí)時(shí)性差、跟蹤誤差大的問(wèn)題；引入自調(diào)節(jié)控制環(huán)節(jié)進(jìn)行功率因數(shù)補(bǔ) 償效果閉環(huán)反饋控制，實(shí)時(shí)計(jì)算補(bǔ)償后系統(tǒng)瞬時(shí)功率因數(shù)，經(jīng)過(guò)自調(diào)節(jié)系數(shù)生成單元，可實(shí) 時(shí)獲取穩(wěn)態(tài)自調(diào)節(jié)系數(shù)，動(dòng)態(tài)修正控制誤差，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)功率因數(shù)的無(wú)差控制，解決了原有方 法在負(fù)載快速變化的場(chǎng)合或系統(tǒng)器件參數(shù)由于環(huán)境溫度、濕度、氣壓、老化程度等原因發(fā)生 變化，引起較大的穩(wěn)態(tài)誤差問(wèn)題;并且針對(duì)快速變化負(fù)載的場(chǎng)合W及系統(tǒng)電壓、電流崎變的 場(chǎng)合，同樣適用，解決了原有方法在此類(lèi)場(chǎng)合應(yīng)用性能差的問(wèn)題。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種瞬時(shí)功率因數(shù)補(bǔ)償控制方法，其特征在于，該補(bǔ)償控制方法包括W下步驟： 1) 根據(jù)Ξ相系統(tǒng)電流和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置輸出的Ξ相電流計(jì)算Ξ相負(fù)載電流iLa、iLb、iLc; 2) 根據(jù)計(jì)算得到的Ξ相負(fù)載電流和Ξ相系統(tǒng)電壓鎖相角計(jì)算負(fù)載電流的有功分量iLp、 無(wú)功分量iLq和負(fù)載瞬時(shí)功率因數(shù)PFl ; 3) 根據(jù)給定的目標(biāo)功率因數(shù)W及步驟2)中得到負(fù)載電流的有功分量Ilp、無(wú)功分量iLq和 負(fù)載瞬時(shí)功率因數(shù)PFl計(jì)算目標(biāo)功率因數(shù)控制時(shí)的無(wú)功補(bǔ)償控制量IqrefW及Ξ相無(wú)功補(bǔ)償 控制量的瞬時(shí)值ia_qref、ib_qref、iE_qref，該Ξ相無(wú)功補(bǔ)償控制量的瞬時(shí)值ia_qref、ib_qref、iE_qref 即為所求的補(bǔ)償裝置Ξ相電流補(bǔ)償控制指令瞬時(shí)值。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的瞬時(shí)功率因數(shù)補(bǔ)償控制方法，其特征在于，為了彌補(bǔ)器件參數(shù) 變化造成的控制誤差問(wèn)題，該方法還包括對(duì)步驟3)中得到的Ξ相無(wú)功補(bǔ)償控制量的瞬時(shí)值 ia_qref、ib_qref、iG_qref進(jìn)行自調(diào)節(jié)的過(guò)程，具體步驟如下： A. 將Ξ相系統(tǒng)電流分解出有功電流分量、無(wú)功電流分量W及補(bǔ)償后的系統(tǒng)瞬時(shí)功率因 數(shù)； B. 根據(jù)目標(biāo)功率因數(shù)與A中得到的補(bǔ)償后系統(tǒng)瞬時(shí)功率因數(shù)，采用自調(diào)節(jié)控制器計(jì)算 出自調(diào)節(jié)系數(shù)PF_K; C. 根據(jù)步驟B中獲得的自調(diào)節(jié)系數(shù)PF_K對(duì)步驟3)中獲得的Ξ相無(wú)功補(bǔ)償控制量的瞬時(shí) 值13_。,6:、心。,6:、1。_。,6地行調(diào)節(jié)，從得到調(diào)節(jié)后動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置的^相補(bǔ)償指令1\_9,6:、 iVqref、，并根據(jù)運(yùn)^相補(bǔ)償指令對(duì)設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)償。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的瞬時(shí)功率因數(shù)補(bǔ)償控制方法，其特征在于，步驟C中調(diào)節(jié)后動(dòng) 態(tài)補(bǔ)償裝置^相的補(bǔ)償指令1\_9,6:、扣_9巧:、1\^_9?:的計(jì)算公式為： i a_qref 二（1+PF-K) X ia_qref i b_qref 二（l+PF-K) X ib_qref i c_qref 二（l+PF-K) X ic_qref 其中，i\_qref為自調(diào)節(jié)后補(bǔ)償裝置A相電流補(bǔ)償控制指令瞬時(shí)值，單位安培；i\qref為自 調(diào)節(jié)后補(bǔ)償裝置8相電流補(bǔ)償控制指令瞬時(shí)值，單位安培;為自調(diào)節(jié)后，補(bǔ)償裝置(：相 電流補(bǔ)償控制指令瞬時(shí)值，單位安培;PFJ(為自調(diào)節(jié)系數(shù)；ia_qref為自調(diào)節(jié)前，補(bǔ)償裝置A相 電流補(bǔ)償控制指令瞬時(shí)值，單位安培;ib_qref為自調(diào)節(jié)前，補(bǔ)償裝置財(cái)目電流補(bǔ)償控制指令瞬 時(shí)值，單位安培;ia_qref為自調(diào)節(jié)前，補(bǔ)償裝置C相電流補(bǔ)償控制指令瞬時(shí)值，單位安培。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的瞬時(shí)功率因數(shù)補(bǔ)償控制方法，其特征在于，所述步驟1)中Ξ相 負(fù)載電流的計(jì)算公式為：其中Ua為負(fù)載電流A相電流瞬時(shí)值，單位安培；kb為負(fù)載電流B相電流瞬時(shí)值，單位安 培；k。為負(fù)載電流C相電流瞬時(shí)值，單位安培；iSa為系統(tǒng)電流A相電流瞬時(shí)值，單位安培；isb 為系統(tǒng)電流B相電流瞬時(shí)值，單位安培；is。為系統(tǒng)電流C相電流瞬時(shí)值，單位安培；iea為無(wú)功 補(bǔ)償裝置A相輸出電流瞬時(shí)值，單位安培；icb為無(wú)功補(bǔ)償裝置B相輸出電流瞬時(shí)值，單位安 培;ic。為無(wú)功補(bǔ)償裝置C相輸出電流瞬時(shí)值，單位安培。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的瞬時(shí)功率因數(shù)補(bǔ)償控制方法，其特征在于，所述步驟2)中負(fù)載 電流有功電流分量Ilp、無(wú)功電流分量iLqW及負(fù)載瞬時(shí)功率因數(shù)PFl的計(jì)算公式為：其中Up為負(fù)載電流有功電流分量，單位安培；lu為負(fù)載電流無(wú)功電流分量，單位安培； iu為負(fù)載電流A相電流瞬時(shí)值，單位安培;kb為負(fù)載電流B相電流瞬時(shí)值，單位安培;k。為負(fù) 載電流C相電流瞬時(shí)值，單位安培；Θ。為系統(tǒng)A相電壓鎖相角，單位度;0b為系統(tǒng)B相電壓鎖相 角，單位度;Θ。為系統(tǒng)C相電壓鎖相角，單位度;P&為負(fù)載瞬時(shí)功率因數(shù)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的瞬時(shí)功率因數(shù)補(bǔ)償控制方法，其特征在于，無(wú)功補(bǔ)償控制量 Iqref W及Ξ相無(wú)功補(bǔ)償控制量的瞬時(shí)值i a_qref、i b_qref、i c;_qref的計(jì)算公式如下：其中，ia_qref為自調(diào)節(jié)前補(bǔ)償裝置A相電流補(bǔ)償控制指令瞬時(shí)值，單位安培；ib_qref為自 調(diào)節(jié)前補(bǔ)償裝置B相電流補(bǔ)償控制指令瞬時(shí)值，單位安培；iE_qref為自調(diào)節(jié)前補(bǔ)償裝置討目電 流補(bǔ)償控制指令瞬時(shí)值，單位安培;Iqref為目標(biāo)功率因數(shù)控制時(shí)檢測(cè)出的無(wú)功補(bǔ)償控制量， 單位安培;03為系統(tǒng)A相電壓鎖相角，單位度;0b為系統(tǒng)B相電壓鎖相角，單位度;Θ。為系統(tǒng)C相 電壓鎖相角，單位度。7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的瞬時(shí)功率因數(shù)補(bǔ)償控制方法，其特征在于，系統(tǒng)電流有功電流 Isp、無(wú)功電流Isq分量W及補(bǔ)償后系統(tǒng)瞬時(shí)功率因數(shù)PFsSS相系統(tǒng)電流is、系統(tǒng)電壓鎖相獲 得的Ξ相電壓鎖相角Θ計(jì)算得到，計(jì)算公式如下：其中，Isp為系統(tǒng)電流有功電流分量，單位安培；Isq為系統(tǒng)電流無(wú)功電流分量，單位安培； isa為系統(tǒng)電流A相電流瞬時(shí)值，單位安培;isb為系統(tǒng)電流B相電流瞬時(shí)值，單位安培;is。為系 統(tǒng)電流C相電流瞬時(shí)值，單位安培；Θ。為系統(tǒng)A相電壓鎖相角，單位度;0b為系統(tǒng)B相電壓鎖相 角，單位度;Θ。為系統(tǒng)C相電壓鎖相角，單位度;PFs為系統(tǒng)瞬時(shí)功率因數(shù)。8. -種瞬時(shí)功率因數(shù)補(bǔ)償控制系統(tǒng)，其特征在于，該控制系統(tǒng)包括負(fù)載電流計(jì)算單元、 負(fù)載有功無(wú)功電流計(jì)算單元、電壓鎖相單元和功率因數(shù)控制單元， 所述負(fù)載電流計(jì)算單元用于根據(jù)Ξ相系統(tǒng)電流和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置輸出的Ξ相電流計(jì)算 Ξ相負(fù)載電流iLa、iLb、iLc; 所述電壓鎖相單元用于對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行鎖相W獲取Ξ相電壓鎖相角0a、0b、0。； 所述負(fù)載有功無(wú)功電流計(jì)算單元用于根據(jù)負(fù)載電流計(jì)算單元計(jì)算得到的Ξ相負(fù)載電 流iLa、iLb、iLc和電壓鎖相單元得到的；相系統(tǒng)電壓鎖相角0a、0b、0c計(jì)算負(fù)載電流的有功分 量Ilp、無(wú)功分量iLq和負(fù)載瞬時(shí)功率因數(shù)PFl; 所述功率因數(shù)控制單元用于根據(jù)給定的目標(biāo)功率因數(shù)W及負(fù)載有功無(wú)功電流計(jì)算單 元得到的負(fù)載電流的有功分量iLp、無(wú)功分量iLq和負(fù)載瞬時(shí)功率因數(shù)PFl計(jì)算目標(biāo)功率因數(shù) 控制時(shí)的無(wú)功補(bǔ)償控制量Iqref ^及；相無(wú)功補(bǔ)償控制量的瞬時(shí)值ia_qref、ib_qref、ic_qref，該 S相無(wú)功補(bǔ)償控制量的瞬時(shí)值13_。《:、心?！?、1。_。,6卿為所求的補(bǔ)償裝置；相電流補(bǔ)償控制 指令瞬時(shí)值。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的瞬時(shí)功率因數(shù)補(bǔ)償控制系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括對(duì)功 率因數(shù)控制單元得到的^相無(wú)功補(bǔ)償控制量的瞬時(shí)值ia_qref、ib_qref、iE_qref進(jìn)行自調(diào)節(jié)的系 統(tǒng)有功無(wú)功電流計(jì)算單元、自調(diào)節(jié)系數(shù)計(jì)算單元和自調(diào)節(jié)指令計(jì)算單元； 所述系統(tǒng)有功無(wú)功電流計(jì)算單元用于將Ξ相系統(tǒng)電流分解出有功電流分量ISp、無(wú)功電 流分量ISqW及補(bǔ)償后的系統(tǒng)瞬時(shí)功率因數(shù)PFs; 所述自調(diào)節(jié)系數(shù)計(jì)算單元用于根據(jù)目標(biāo)功率因數(shù)與系統(tǒng)有功無(wú)功電流計(jì)算單元得到 的補(bǔ)償后系統(tǒng)瞬時(shí)功率因數(shù)PFs，采用自調(diào)節(jié)控制器計(jì)算出自調(diào)節(jié)系數(shù)PF_K; 所述自調(diào)節(jié)指令計(jì)算單元用于根據(jù)自調(diào)節(jié)系數(shù)計(jì)算單元獲得的自調(diào)節(jié)系數(shù)PFJ(對(duì)功 率因數(shù)控制單元獲得的^相無(wú)功補(bǔ)償控制量的瞬時(shí)值13_9?:￡^心9?:￡^：[。_9地進(jìn)行調(diào)節(jié)，從得 至順節(jié)后動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置的；相補(bǔ)償指令1\_。,6:、i Yqref、，并根據(jù)運(yùn)立相補(bǔ)償指令對(duì) 設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)償。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的瞬時(shí)功率因數(shù)補(bǔ)償控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的系統(tǒng)有功 無(wú)功電流計(jì)算單元、電壓鎖相單元和負(fù)載有功無(wú)功電流計(jì)算單元前均增設(shè)有濾波器，分別 用于在各單元計(jì)算前對(duì)系統(tǒng)電流、系統(tǒng)電壓和負(fù)載電流進(jìn)行濾波，使濾波后的系統(tǒng)電流、系 統(tǒng)電壓和負(fù)載電流只包含有基波分量。
【文檔編號(hào)】H02J3/01GK106099943SQ201610509961
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月28日
【發(fā)明人】陳杰, 楊勇, 王振岳, 粟忠來(lái), 趙建平, 周紅艷, 成靜紅, 魏中偉, 孫虎云, 宋曉楠, 孫燕明, 王善林
【申請(qǐng)人】許繼集團(tuán)有限公司, 許繼電氣股份有限公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司