基于模糊控制的链式statcom直流侧电容均压方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于供配电控制技术领域，设及基于模糊控制的链式STATCOM直流侧电容 均压方法。
【背景技术】
[0002] 随着国家经济和工业技术的发展，电力用户对电能质量的要求越来越高，因此，实 时快速的无功功率补偿变得愈发重要。与传统的W晶闽管为主的无功补偿（SVC)装置相 比，采用全控型器件的无功补偿（STATCOM)装置调节速度更快，运行范围更广，且STATCOM 所采用的电抗器和电容比SVC所采用的器件小很多，该将大大地缩小装置体积和成本。采 用链式结构的STATCOM具有结构简单、谐波特性好、易于模块化实现等优点，在无功补偿领 域得到了广泛的关注。
[000引链式STATCOM由两个或者多个单相全桥电路（即H桥）级联而成，每个H桥直流侧 接入一定容量的电容或者直流电源，总输出电压为多个级联模块单元输出电压的叠加。与 飞跨电容器和二极管错位型逆变器相比，级联型结构避免了错位器件的限制，主电路简单， 易于实现多电平；与变压器多重化结构相比，链式STATCOM省去了大量变压器，不用考虑变 压器的非线性问题，且有效降低了占地面积和成本。因此，级联型拓扑的模块化结构使链式 STATCOM易于实现冗余，大大提高了装置的可靠性。
[0004] 直流侧电容电压的平衡控制直接影响链式STATCOM的补偿效果。理想情况下，由 于每个H桥模块的结构、参数和触发方式完全相同，故不存在直流侧电容电压的不平衡问 题。然而在实际工作中，触发脉冲的延时、器件损耗差异等都会致使电容电压出现某种程度 的不均衡现象，如果不加W控制，会进一步加剧各H桥的直流电容电压偏差，严重影响系统 控制效果。目前，调节电容电压的方法主要包括W下几种：
[0005] 1)在直流侧电容两端并联可调电阻，利用控制开关来调节电阻切入的时间，控制 各H桥的有功损耗，从而调节直流侧电容电压。该种方法实现简单，但会增加装置的损耗和 成本。
[0006] 2)调节各个链节输出电压的相角，即通过调节各个H桥的内部参数来调整S角载 波的相位，进而调节各H桥自身能量的平衡。然而系统中相角的调节范围一般都很小，因 此，该方法具有一定的局限性。
[0007] 3)外部能量交换法，即各个H桥直流侧通过辅助逆变器和变压器等方法与交流 母线连接，通过控制辅助逆变器实现各个H桥与交流母线之间的能量交换。该方法思路 简单直观，但是每个H桥都需要配备变压器和辅助逆变器，增加了系统的成本和占地面 积。为了在不增加系统成本的基础上，平衡链式STATCOM各H桥的直流电容电压，现有方 法多在控制系统中开展相关研究。申请号；201210425347. 1，公开号；102931666,公开日； 2013. 02. 13,发明名称为《一种链式静止同步补偿器直流电容电压平衡控制方法》的专利， 采用脉冲循环排序的方法，在每个工频周期，根据电容电压的大小完成不同宽度脉冲的分 配。该类方法无需增加硬件投入，原理简单，但控制时间相对较长，在短时间内的控制效 果车交差。文献（IndividualVoltageBalancingStrategyforPWMCascadedH-bridge Converter-BasedSTATC0M[J].IEEETransactionsonIndustrialElectronics，2008， 55(1) ;21-29.)在d-q坐标系下完成有功功率、无功功率的解禪，对各H桥输出的电容电压 单独进行闭环控制，从而达到了平衡直流侧电容电压的目的。但该种方法的运算量很大，对 控制器的处理速度提出了更高的要求。
[000引综上所述，利用链式STATC0M控制系统来平衡直流电容电压能够有效降低系统成 本和体积，但是现有直流电压平衡控制方式多存在控制效果不理想或控制过程复杂等问 题。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的在于提供了基于模糊控制的链式STATC0M直流侧电容均压方法，该 直流侧电容均压方法响应速度快。
[0010] 本发明所采用的技术方案是，基于模糊控制的链式STATC0M直流侧电容均压方 法，采用包含链式STATC0M主电路及其控制电路的S相供电线路，其特征在于；S相供电线 路通过隔离变压器和电抗器接全控电力电子器件构成的链式STATC0M的主电路输入端，链 式STATC0M主电路的S相输出端通过电抗器连接在一起；
[0011] 链式STATC0M控制电路包括系统侧和装置侧，系统侧包括AD采样调理电路，AD采 样调理电路将电压互感器、电流互感器和N路直流电压霍尔传感器传输过来的电压/电流 信息送入系统级主控CPU,电压互感器的输出端接过零检测电路的输入端，系统级主控CPU 的输入端分别接过零检测电路和AD采样调理电路的对应输出端，系统级主控CPU将生成的 基准调制波信号送入装置级CPU;
[0012] 装置侧包括装置级CPU,装置级CPU根据系统级主控CPU的输入信息生成PWM脉 冲信号，通过驱动电路接链式STATC0M中各H桥单元中对应全控电力电子器件IGBT的受控 端；
[0013] 系统级主控CPU里面包括电压控制器、电流控制器；
[0014] 装置级CPU包括模糊控制器；
[0015] 一种基于模糊控制的链式STATC0M直流侧电容均压方法具体按W下步骤实施；
[0016] 第一步、系统级主控CPU利用过零检测电路获得相应的电压过零点，校正后获得 实际系统侧电压过零点；系统级主控CPU根据AD采样调理电路送来的实时数据信号，求得 链式STATC0M主电路的S相基准调制信号；
[0017] 第二步、装置级CPU利用从系统级主控CPU获得各H桥直流侧电容电压的实时信 息，与平均电压信息做比较后，送入模糊控制器；模糊控制器根据所设定的模糊控制规则， 去模糊化之后得S相附加调制信号；
[001引第S步、将基准调制信号和附加调制信号相加后得到调制信号，根据调制信号和 装置级CPU中的PWM模块生成相应的触发脉冲，触发脉冲通过驱动电路输出给对应的H桥， 用W控制相应开关器件IGBT的通断，从而完成基于模糊控制的链式STATC0M直流侧电容均 压。
[0019] 本发明的特点还在于，
[0020] 第一步具体按W下步骤实施；
[0021] 1)系统级主控CPU根据电压互感器和电流互感器实时采集的=相供电线路中交 流侧输出电压和电流，计算链式STATCOM控制电路中系统侧的无功电流分量，W无功电流 分量作为链式STATCOM控制电路中系统侧的无功电流给定值，即链式STATCOM控制电路中 系统侧需要补偿的无功电流；
[0022] 2)系统级主控CPU将N路直流电压霍尔传感器采集到的N个H桥直流电容电压求 平均值：
之后将其与直流电容电压给定值的差值送入电压调节器，即可获得链 式STATCOM控制电路中系统侧所需要的有功电流给定值，即维持直流电容电压稳定所需要 的系统有功电流；并根据链式STATCOM主电路侧采集的电流信息获得链式STATCOM主电路 实际吸收的无功电流和有功电流；
[0023] 3)将上述有功电流给定值和无功电流给定值分别与STATCOM主电路实际吸收的 无功电流和有功电流的偏差送入电流控制器，由此获得STATCOM主电路的S相基准调制信 号Uca、Ucb和UCC。
[0024] 第二步具体按W下步骤实施；
[0025] 1)分别求取S相H桥直流侧电容电压的平均值
并将其作为各相的给定值，分别将该给定值和各相内第i(1《i《脚个H桥模 块的直流电容电压作差后获得直流电容电压偏差信息AUd。,，并将其送入模糊控制器；
[0026] 其