不平衡工况下级联statcom的控制方法
【专利摘要】本发明针对不平衡工况下级联STATCOM的控制问题，详细推导了系统在正序和负序环境下的解耦控制方程，提出一种新的正序-负序解耦PWM的控制方法，分析了该方法下无功补偿和电压控制两种工作模式。当系统电压不平衡度低于2%时，采用无功补偿工作模式的正序-负序解耦PWM控制，实现级联STATCOM在不平衡工况下正常的无功补偿功能；当不平衡度大于2%时，采用电压控制模式时的正序-负序解耦PWM控制，实现其调节系统电压平衡的能力。仿真和实验表明，利用正序-负序解耦PWM控制方法可以有效地解决级联STATCOM在不平衡工况下安全运行问题，实现其最大化利用。
【专利说明】不平衡工况下级联STATCOM的控制方法
【技术领域】
[0001]本发明旨在提供一种在系统电压不平衡工况下级联STATCOM的控制方法，能够有效地解决在不平衡工况下级联STATCOM的正常运行问题，两种工作模式有助于实现级联STATCOM的最大化利用，具有很高的工程实用价值。
【背景技术】
[0002]级联STATCOM由于可模块化、无需接入变压器等诸多优点被广泛关注。同时它具有分相调节能力和可变的调制比，使得其在无功补偿的同时兼具调节系统电压不平衡的潜力。目前，级联STATCOM大多数控制策略都是工作在平衡工况下的，还鲜有文献针对其在不平衡工况下的控制作相关研究。2004年第28期的《电网技术》中《利用配电网静止无功补偿器改善配电网电能质量的方法》一文提出通过STATCOM来补偿三相电压不平衡，表明利用STATCOM来维持系统电压平衡是可行的。2006年第26期的《中国电机工程学报》中《用于不平衡补偿的变压器隔离型链式D-STATC0M的研究》一文提出反故障的变压器隔离型链式STATCOM的控制方法，但不适用于无变压器的级联STATCOM系统，应用范围较窄。2009年第 24 期的《IEEE Trans, on Power Electronics》中《Control of a cascade STATCOMwith star configuration under unbalanced conditions))一文针对星形连接的级联STATC0M，提出输出正序、负序和零序电压来维持稳定状态，但该方法不适合三角形连接的级联STATCOM。1997年第37期的《清华大学学报》中《ASVG在系统不对称情况下的运行及控制》一文提出不对称矢量控制也能很好的维持系统电压的平衡，但牺牲了装置的无功响应速度。2005年第25期的《中国电机工程学报》中《基于逆系统方法有功-无功解耦PWM控制的链式STATCOM动态控制策略研究》一文提出基于逆系统方法的有功无功解耦PWM控制，使级联STATCOM在三相电压平衡状态下具有快速的无功响应速度，但是没有解决其在三相电压不平衡下的运行问题。2005年第25期的《中国电机工程学报》中《基于反故障控制的链式STATCOM动态控制策略的研究》一文提出不对称矢量控制、分相瞬时电流控制与有功无功解耦控制相结合的控制方法，提高了装置的无功响应速度，但需要对电压电流进行傅里叶变换，计算较为复杂。
【发明内容】
[0003]本发明针对不平衡工况下级联STATCOM的控制问题，详细推导了系统在正序和负序环境下的解耦控制方程，提出一种新的正序-负序解耦PWM的控制方法来解决级联STATCOM在不平衡工况下的安全稳定运行问题，并且探讨了在该方法下的两种工作模式:无功补偿模式和电压控制模式。
[0004]【具体实施方式】如下:
当系统电压平衡时，其负序含量为0，故正序环境下的解耦控制方程可以参照三相电网电压平衡时的有功-无功解耦PWM控制，故正序解耦PWM方程为:
【权利要求】
1.本发明主要提出一种新的正序-负序解耦PWM控制方法来解决级联STATCOM在不平衡工况下安全稳定运行问题，并探讨了其两种工作模式:无功补偿模式和电压控制模式，具体做法如下: 第一步:指令电流获取 直流侧电压给定值Udcref与实际值Udc比较经过PI后得到正序有功电流指令id+*，Uabc经过\bc/dcr坐标变换以后，通过陷波器得到负序有功电压ud_与负序无功电压Ur ； 当系统电压不平衡时，"“,-古0，则《“_古0;控制目标是希望级联3141( 发出与系统负序电压大小相等、方向相反的负序电压，使得系统电压的负序含量为0，即\&_=0，则只要Ui9=Q即可；所以利用ud_、ur与O作差值，通过PI调节以后，得到负序有功电流指令I d-*和负序无功电流指令I q-* ; 第二步:两种工作模式 当正序无功电流指令是通过瞬时无功理论检测到的无功功率Q与无功功率给定值Qre/比较经过PI后得到，即说明书附图1中开关位于I位置时，此时级联STATCOM处于无功补偿模式，以补偿系统的无功功率为主，通常工作在不平衡度小于2%时； 当Uabc经过I—坐标变换以后，通过幅值运算得到的正序电压实际值与电网电压给定值 比较经过PI后得到即说明书附图1中开关位于2位置时，此时级联STATCOM处于电压控制模式，以控制系统电压平衡为主，通常工作在不平衡度大于2%时。
【文档编号】H02J3/12GK103441507SQ201310282674
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年7月8日 优先权日:2013年7月8日
【发明者】李圣清, 徐文祥, 栗伟周, 曾欢悦, 李永安 申请人:湖南工业大学