不平衡工況下級聯(lián)statcom的控制方法
【專利摘要】本發(fā)明針對不平衡工況下級聯(lián)STATCOM的控制問題，詳細推導了系統(tǒng)在正序和負序環(huán)境下的解耦控制方程，提出一種新的正序-負序解耦PWM的控制方法，分析了該方法下無功補償和電壓控制兩種工作模式。當系統(tǒng)電壓不平衡度低于2%時，采用無功補償工作模式的正序-負序解耦PWM控制，實現(xiàn)級聯(lián)STATCOM在不平衡工況下正常的無功補償功能；當不平衡度大于2%時，采用電壓控制模式時的正序-負序解耦PWM控制，實現(xiàn)其調節(jié)系統(tǒng)電壓平衡的能力。仿真和實驗表明，利用正序-負序解耦PWM控制方法可以有效地解決級聯(lián)STATCOM在不平衡工況下安全運行問題，實現(xiàn)其最大化利用。
【專利說明】不平衡工況下級聯(lián)STATCOM的控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明旨在提供一種在系統(tǒng)電壓不平衡工況下級聯(lián)STATCOM的控制方法，能夠有效地解決在不平衡工況下級聯(lián)STATCOM的正常運行問題，兩種工作模式有助于實現(xiàn)級聯(lián)STATCOM的最大化利用，具有很高的工程實用價值。
【背景技術】
[0002]級聯(lián)STATCOM由于可模塊化、無需接入變壓器等諸多優(yōu)點被廣泛關注。同時它具有分相調節(jié)能力和可變的調制比，使得其在無功補償?shù)耐瑫r兼具調節(jié)系統(tǒng)電壓不平衡的潛力。目前，級聯(lián)STATCOM大多數(shù)控制策略都是工作在平衡工況下的，還鮮有文獻針對其在不平衡工況下的控制作相關研究。2004年第28期的《電網(wǎng)技術》中《利用配電網(wǎng)靜止無功補償器改善配電網(wǎng)電能質量的方法》一文提出通過STATCOM來補償三相電壓不平衡，表明利用STATCOM來維持系統(tǒng)電壓平衡是可行的。2006年第26期的《中國電機工程學報》中《用于不平衡補償?shù)淖儔浩鞲綦x型鏈式D-STATC0M的研究》一文提出反故障的變壓器隔離型鏈式STATCOM的控制方法，但不適用于無變壓器的級聯(lián)STATCOM系統(tǒng)，應用范圍較窄。2009年第 24 期的《IEEE Trans, on Power Electronics》中《Control of a cascade STATCOMwith star configuration under unbalanced conditions))一文針對星形連接的級聯(lián)STATC0M，提出輸出正序、負序和零序電壓來維持穩(wěn)定狀態(tài)，但該方法不適合三角形連接的級聯(lián)STATCOM。1997年第37期的《清華大學學報》中《ASVG在系統(tǒng)不對稱情況下的運行及控制》一文提出不對稱矢量控制也能很好的維持系統(tǒng)電壓的平衡，但犧牲了裝置的無功響應速度。2005年第25期的《中國電機工程學報》中《基于逆系統(tǒng)方法有功-無功解耦PWM控制的鏈式STATCOM動態(tài)控制策略研究》一文提出基于逆系統(tǒng)方法的有功無功解耦PWM控制，使級聯(lián)STATCOM在三相電壓平衡狀態(tài)下具有快速的無功響應速度，但是沒有解決其在三相電壓不平衡下的運行問題。2005年第25期的《中國電機工程學報》中《基于反故障控制的鏈式STATCOM動態(tài)控制策略的研究》一文提出不對稱矢量控制、分相瞬時電流控制與有功無功解耦控制相結合的控制方法，提高了裝置的無功響應速度，但需要對電壓電流進行傅里葉變換，計算較為復雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對不平衡工況下級聯(lián)STATCOM的控制問題，詳細推導了系統(tǒng)在正序和負序環(huán)境下的解耦控制方程，提出一種新的正序-負序解耦PWM的控制方法來解決級聯(lián)STATCOM在不平衡工況下的安全穩(wěn)定運行問題，并且探討了在該方法下的兩種工作模式:無功補償模式和電壓控制模式。
[0004]【具體實施方式】如下:
當系統(tǒng)電壓平衡時，其負序含量為0，故正序環(huán)境下的解耦控制方程可以參照三相電網(wǎng)電壓平衡時的有功-無功解耦PWM控制，故正序解耦PWM方程為:
【權利要求】
1.本發(fā)明主要提出一種新的正序-負序解耦PWM控制方法來解決級聯(lián)STATCOM在不平衡工況下安全穩(wěn)定運行問題，并探討了其兩種工作模式:無功補償模式和電壓控制模式，具體做法如下: 第一步:指令電流獲取 直流側電壓給定值Udcref與實際值Udc比較經(jīng)過PI后得到正序有功電流指令id+*，Uabc經(jīng)過\bc/dcr坐標變換以后，通過陷波器得到負序有功電壓ud_與負序無功電壓Ur ； 當系統(tǒng)電壓不平衡時，"“,-古0，則《“_古0;控制目標是希望級聯(lián)3141( 發(fā)出與系統(tǒng)負序電壓大小相等、方向相反的負序電壓，使得系統(tǒng)電壓的負序含量為0，即\&_=0，則只要Ui9=Q即可；所以利用ud_、ur與O作差值，通過PI調節(jié)以后，得到負序有功電流指令I d-*和負序無功電流指令I q-* ; 第二步:兩種工作模式 當正序無功電流指令是通過瞬時無功理論檢測到的無功功率Q與無功功率給定值Qre/比較經(jīng)過PI后得到，即說明書附圖1中開關位于I位置時，此時級聯(lián)STATCOM處于無功補償模式，以補償系統(tǒng)的無功功率為主，通常工作在不平衡度小于2%時； 當Uabc經(jīng)過I—坐標變換以后，通過幅值運算得到的正序電壓實際值與電網(wǎng)電壓給定值 比較經(jīng)過PI后得到即說明書附圖1中開關位于2位置時，此時級聯(lián)STATCOM處于電壓控制模式，以控制系統(tǒng)電壓平衡為主，通常工作在不平衡度大于2%時。
【文檔編號】H02J3/12GK103441507SQ201310282674
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年7月8日 優(yōu)先權日:2013年7月8日
【發(fā)明者】李圣清, 徐文祥, 栗偉周, 曾歡悅, 李永安 申請人:湖南工業(yè)大學