高频零序电压注入链式statcom电压波动抑制方法
【专利摘要】一种高频零序电压注入链式STATCOM电压波动抑制方法，属于电力电子的无功补偿装置控制方法。该方法共有五个步骤，包括：1、电网电压矢量角的获取；实现电网电压、补偿电流以及主控制算法得到的调制信号等三种信号的同步旋转变换；2、补偿电流检测及坐标变换，计算得到三倍频零序电压相角；3、三倍频零序电压幅值的获取，计算得到三倍频零序电压幅值；4、三倍频零序电压相角的获取，将瞬时值与主控制算法得到的调制信号相加产生最终的调制信号；5、三倍频零序电压注入及PWM信号产生，产生三相PWM信号，完成对STATCOM电容电压波动的抑制。本发明实现STATCOM直流侧电容电压波动频率由二倍频转移到四倍频，波动幅值减半，稳定直流电压，增加电容寿命。
【专利说明】高频零序电压注入链式STATCOM电压波动抑制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电力电子的无功补偿装置控制方法，特别是一种注入三倍频零序 电压的链式星型STATCOM电容电压波动抑制方法。
【背景技术】
[0002] 静止同步补偿器（static synchronous compensator，STATCOM)作为一种新型的 无功补偿装置，拥有动态补偿效果好、补偿范围大、占地面积小等优点。采用Η桥级联的链 式拓扑可以方便实现模块化结构，使其输出电平数、装置容量、耐压等级都可以根据实际情 况来快速调整，并且增加了装置的冗余度，已经逐渐成为STATCOM的首选拓扑。而星型结构 相比于三角型结构，由于其各相之间承受的电压为相电压而不是线电压，故可以采用更少 的模块实现相同补偿效果，所以具有更好的应用前景。
[0003] 由链式星型STATCOM工作性质可知，STATCOM的输出电压基波与补偿电流相位相 差接近90°，所以直流侧电容在一个工频周期内充、放电两次，即直流侧电容电压波动频率 为工频周期的二倍。电容电压的波动会使链式星型STATCOM输出电流的谐波畸变率增大， 影响到装置的补偿效果，也会影响系统带宽。基于策略算法的电容电压平衡控制方法虽然 能够调节各Η桥单元的有功功率分配，使各Η桥单元电容电压平均电压保持平衡，但无法抑 制各Η桥单元电容电压的二倍频波动。目前还没有抑制链式星型STATCOM直流侧电容电压 二倍频波动的相关方法。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是要提供一种注入三倍频零序电压的链式星型STATCOM电容电压 波动抑制方法，解决链式星型STATCOM直流侧电容电压存在较大幅度的二倍频波动量的 问题。能在不增加硬件情况下，通过在原调制信号中注入三倍频零序电压，实现链式星型 STATCOM直流侧电容电压二倍频波动抑制的方法。
[0005] 本发明的目的是这样实现的：高频零序电压注入链式STATCOM电压波动抑制方法 共有五个步骤，包括：1、电网电压矢量角的获取；2、补偿电流检测及坐标变换；3、三倍频零 序电压幅值的获取；4、三倍频零序电压相角的获取；5、三倍频零序电压注入及PWM信号产 生；
[0006] 步骤一，所述的电网电压矢量角的获取的实现：
[0007] 步骤1.1采样三相电网电压（％、％、〇。），变换到两相静止坐标系下得到％、4;
[0008] 步骤1. 2将ea、ee和电网电压矢量角（Θ )，送入两相旋转坐标变换，得到同步旋 转坐标系下电网电压的两个直流分量（ed、e(1);
[0009] 步骤1. 3将给定量< 与检测得到的电网电压分量e,送入软件锁相环（6)，所述的 给定量
【权利要求】
1. 一种高频零序电压注入链式STATCOM电压波动抑制方法，其特征在于：该直流电压 波动抑制方法共有五个步骤，包括：1、电网电压矢量角的获取；2、补偿电流检测及坐标变 换；3、三倍频零序电压幅值的获取；4、三倍频零序电压相角的获取；5、三倍频零序电压注 入及PWM信号产生；具体步骤如下： 步骤一，所述的电网电压矢量角的获取的实现： 步骤1. 1采样三相电网电压（ea、eb、e。)，变换到两相静止坐标系下得到ea、; 步骤1. 2将ea、ee和电网电压矢量角（0 )，送入两相旋转坐标变换，得到同步旋转坐 标系下电网电压的两个直流分量（ed、eq); 步骤1. 3将给定量<与检测得到的电网电压分量eq送入软件锁相环（6)，所述的给定 量<=0V，相减后通过PI调节器，再加上角速度314rad/s，通过一个积分器，得到电网电压 矢量角（0 ); 步骤二、所述的补偿电流检测及坐标变换的实现： 步骤2. 1采样三相补偿电流（iea、ie0、; 步骤2.2将三相补偿电流（i。。、1。0、i。。）和电网电压矢量角（0)，送入两相旋转坐标 变换，得到同步旋转坐标系下补偿电流的两个直流分量i。,）； 步骤三、所述的三倍频零序电压幅值的获取实现： 步骤3. 1将上级主控制算法得到的三相调制信号（uM、uA、UJ送入三倍频零序电压幅 值获得单元，变换到两相静止坐标系下得到、u#，再用电网电压矢量角（0 )进行两相旋 转坐标变换，得到同步旋转坐标系下三相调制信号的两个直流7>景~， 步骤3. 2将三相调制信号的两个直流分量（uri、u")用式
f算，得调制 信号幅值（I); 步骤3. 3采样STATCOM三相中各H桥模块直流侧电容电压（udeA1……udeAn)、（u deB1…… UdcBn) > (UdcCl......UdeCn)送入三倍频零序电压幅值获得单元，用式UdeA = UdeA1+... +UdeAn、UdcB = UdcBl+. ? ? +UdcBn、UdcC - UdcCl+. ? ? +UdcCn 分别计算，得到三相直流侧总电容电压； 步骤3.4比较三相直流侧总电容电压（11(^、11(^、11(^)的大小，得到最小值（^ ; 步骤3.5将三相直流侧总电容电压中的最小值（Umin)减去调制信号幅值（UJ，获得系 统剩余调制能力（UM);再将其与原调制信号幅值（UJ比较，选取两者的最小值作为要注入 的三倍频零序电压的幅值（Uz3); 步骤四，所述的三倍频零序电压相角的获取实现： 步骤4. 1将步骤二中得到的补偿电流的两个直流分量i。,）送入三倍频零序电压 相角获得单元（10)后，相除，所得的商再取反正切获得STATCOM补偿电流矢量相对电网电 压矢量的初始相位角（Y); 步骤4. 2将步骤三中得到的调制信号的两个直流分量（u,d、u,q)送入三倍频零序电压 相角获得单元（10)后，相除，所得的商再取反正切以获得上级主控制算法的调制信号的矢 量相对电网电压矢量的初始相位角(P); 步骤4. 3将补偿电流矢量初相角（Y )乘以2,与调制信号矢量初相角（P)相加，再加上 3倍的电网电压矢量角（9)，得到的和值减去ji，从而获得需要注入的三倍频零序电压的 相角（e z3); 步骤五，所述的三倍频零序电压注入及pwm信号产生的实现： 步骤5. 1将步骤四所获得的三倍频零序电压相角（0 z3)送人三倍频零序电压注入单元 (11)，再计算其余弦值，然后乘以步骤三获得的三倍频零序电压幅值（uz3)，从而得到要注入 的三倍频零序电压的瞬时值（Uz3); 步骤5. 2将三倍频零序电压（uz3)加上上级主控制算法获得的各相调制信号（uM、urt、 uj，得到链式星型STATCOM各相最终的调制信号(心、<、心）； 步骤5.3将各相最终的调制信号（'、'、<)送入载波移相PWM调制单元，产生的 PWM信号控制链式星型STATC0M的功率器件开关，实现对链式星型STATC0M直流侧电容电压 二倍频波动的抑制。
【文档编号】H02J3/12GK104283219SQ201410560365
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年10月20日 优先权日:2014年10月20日
【发明者】王颖杰, 伍小杰, 刘海媛, 左慧芳, 王文超, 柴玉硕, 唐建波, 闫浩浩, 韩雪龙 申请人:中国矿业大学