Statcom啟動(dòng)調(diào)制控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及STATCOM啟動(dòng)調(diào)制控制方法，啟動(dòng)時(shí)，通過(guò)軟啟電阻對(duì)鏈節(jié)充電，然后根據(jù)每相鏈節(jié)電壓排序結(jié)果，切除每相中電壓高的n1個(gè)鏈節(jié)，其余鏈節(jié)閉鎖充電，切除n1個(gè)鏈節(jié)后，構(gòu)成換流鏈線電壓的所有鏈節(jié)電壓之和大于電網(wǎng)線電壓峰值；鏈節(jié)電容電壓穩(wěn)定后，閉鎖所有鏈節(jié)，旁路軟啟電阻；根據(jù)每相鏈節(jié)電壓排序結(jié)果，切除每相中電壓高的n2個(gè)鏈節(jié)，其余鏈節(jié)閉鎖充電；使各鏈節(jié)電容電壓平滑充電至額定電壓。利用本發(fā)明的方法，能夠?qū)崿F(xiàn)相內(nèi)鏈節(jié)間的電壓均衡，且平滑充電至額定電壓，這使得其可以長(zhǎng)期運(yùn)行于熱備用狀態(tài)。
【專利說(shuō)明】STATCOM啟動(dòng)調(diào)制控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種STATCOM啟動(dòng)調(diào)制控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，STATCOM技術(shù)日益成熟，其作為一種FACTS裝置在電力 系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。高壓STATCOM基本采用鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，且鏈節(jié)數(shù)較多，脈沖調(diào)制作為其 底層技術(shù)之一，設(shè)計(jì)合適的脈沖調(diào)制方法與STATCOM的運(yùn)行至關(guān)重要。
[0003] 高壓STATCOM在啟動(dòng)時(shí)，采用電網(wǎng)經(jīng)過(guò)軟啟電阻對(duì)換流鏈自然充電時(shí)，軟啟電阻 上有一定的壓降，旁路軟啟電阻時(shí)有沖擊。軟啟電阻旁路后，鏈節(jié)電壓尚未充電至額定電 壓，需要采取一定的策略使鏈節(jié)電壓充電至額定。
[0004] 從現(xiàn)有資料來(lái)看，STATCOM普遍采用載波移相調(diào)制技術(shù)（CPS-SPWM)，該調(diào)制技術(shù) 的優(yōu)點(diǎn)使其廣泛應(yīng)用于高壓大容量場(chǎng)合，然而當(dāng)STATCOM鏈節(jié)數(shù)較多時(shí)，載波數(shù)量隨之增 多，增加了控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度。
[0005] 階梯波調(diào)制相當(dāng)于用階梯波來(lái)逼近正弦波，那么階梯數(shù)越多，其逼近正弦波的程 度越大，諧波分量就越小，因此其主要應(yīng)用于鏈節(jié)數(shù)較多的STATCOM。另外這種調(diào)制方法簡(jiǎn) 單，易于實(shí)現(xiàn)。目前，階梯波調(diào)制在模塊化多電平柔性直流輸電系統(tǒng)已得到了應(yīng)用。然而對(duì) 于高壓STATC0M，其鏈節(jié)數(shù)較多時(shí)，采用階梯波調(diào)制與CPS-SPWM調(diào)制的控制效果基本無(wú)異， 而在啟動(dòng)和運(yùn)行時(shí)相內(nèi)均壓的實(shí)現(xiàn)較為困難。
[0006] 所以，現(xiàn)在亟需新的高壓STATCOM的調(diào)制控制策略，用于在啟動(dòng)時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)鏈節(jié) 平滑充電至額定電壓和相內(nèi)均壓；正常運(yùn)行時(shí)實(shí)現(xiàn)相內(nèi)均壓。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種STATCOM啟動(dòng)調(diào)制控制方法，用以解決在啟動(dòng)過(guò)程中平 滑充電和相內(nèi)均衡的問(wèn)題。
[0008] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括：
[0009] STATCOM啟動(dòng)調(diào)制控制方法，步驟如下：
[0010] 1)啟動(dòng)時(shí)，通過(guò)軟啟電阻對(duì)鏈節(jié)充電，然后根據(jù)每相鏈節(jié)電壓排序結(jié)果，切除每相 中電壓高的^個(gè)鏈節(jié)，其余鏈節(jié)閉鎖充電，切除ηι個(gè)鏈節(jié)后，構(gòu)成換流鏈線電壓的所有鏈節(jié) 電壓之和大于電網(wǎng)線電壓峰值；
[0011] 2)鏈節(jié)電容電壓穩(wěn)定后，閉鎖所有鏈節(jié)，旁路軟啟電阻；
[0012] 3)根據(jù)每相鏈節(jié)電壓排序結(jié)果，切除每相中電壓高的n2個(gè)鏈節(jié)，其余鏈節(jié)閉鎖充 電；使各鏈節(jié)電容電壓平滑充電至額定電壓。
[0013] 步驟1)、步驟3)中，切除鏈節(jié)時(shí)，逐個(gè)鏈節(jié)切除，切除后判斷是否滿足對(duì)應(yīng)的閉環(huán) 條件，若不滿足則繼續(xù)切除；步驟1)的閉環(huán)條件是切除后構(gòu)成換流鏈線電壓的所有鏈節(jié)電 壓之和大于電網(wǎng)線電壓峰值；步驟3)的閉環(huán)條件是切除后使各鏈節(jié)充電至額定電壓。
[0014] 步驟1)、步驟3)分別為兩次切除；若第一次切除時(shí)開通一對(duì)橋臂，則第二次切除 時(shí)開通另一對(duì)橋臂，每對(duì)橋臂是不直接連接的橋臂。
[0015] 利用本發(fā)明的方法，啟動(dòng)完成后STATC0M可長(zhǎng)期運(yùn)行于每相切除112個(gè)鏈節(jié)的狀 態(tài)，此時(shí)鏈節(jié)電壓已穩(wěn)定于額定且鏈節(jié)之間電壓均衡，所以待需轉(zhuǎn)入閉環(huán)補(bǔ)償運(yùn)行時(shí)，可快 速實(shí)現(xiàn)模式的轉(zhuǎn)換。能夠?qū)崿F(xiàn)相內(nèi)鏈節(jié)間的電壓均衡，且平滑充電至額定電壓，這使得其可 以長(zhǎng)期運(yùn)行于熱備用狀態(tài)。
[0016] 進(jìn)一步的，正常補(bǔ)償運(yùn)行過(guò)程的調(diào)制控制方法，可以實(shí)現(xiàn)相內(nèi)鏈節(jié)間的電壓均衡， 無(wú)需額外的相內(nèi)均壓策略，簡(jiǎn)化了控制軟件。并且采用鏈節(jié)輸出零電壓時(shí)的脈沖分配邏輯 可以實(shí)現(xiàn)鏈節(jié)內(nèi)IGBT的開關(guān)頻率與損耗均衡。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1是星型鏈?zhǔn)絊TATC0M主回路結(jié)構(gòu)電氣原理圖；
[0018] 圖2是鏈節(jié)結(jié)構(gòu)圖；
[0019] 圖3是實(shí)施例的啟動(dòng)調(diào)制控制流程圖；
[0020] 圖4是實(shí)施例的正常補(bǔ)償運(yùn)行調(diào)制控制流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0022] 如圖1是本發(fā)明涉及的星型鏈?zhǔn)絊TATC0M主回路結(jié)構(gòu)，定義STATC0M的電流參考 方向?yàn)榱魅腚娋W(wǎng)方向。U sa、usb和Us。為理想電網(wǎng)電源，Lsa、Lsb和L s。為電網(wǎng)等效電抗，KM1為 軟啟接觸器，KM2為主接觸器，Ra、Rb和R。為軟啟電阻，L a、Lb和L。為STATC0M連接電抗。Αρ A，· An，Bp Bn，Q、(V·· Cn分別是A、B、C三相的各個(gè)鏈節(jié)，每相的各鏈節(jié)級(jí)聯(lián)，每個(gè)鏈節(jié) 采用全橋結(jié)構(gòu)，如圖2所示。
[0023] STATC0M啟動(dòng)時(shí)的脈沖調(diào)制策略如圖3所示。
[0024] 具體的，啟動(dòng)時(shí)，首先，閉合軟啟接觸器KM1，通過(guò)軟啟電阻對(duì)鏈節(jié)充電，鏈節(jié)電壓 基本穩(wěn)定后，根據(jù)每相鏈節(jié)電壓排序結(jié)果，切除每相中電壓高的^個(gè)鏈節(jié)，其余鏈節(jié)閉鎖充 電，切除&后，構(gòu)成換流鏈線電壓的所有鏈節(jié)電壓之和大于電網(wǎng)線電壓峰值。鏈節(jié)電壓即 鏈節(jié)電容電壓。
[0025] 鏈節(jié)電容電壓穩(wěn)定后，閉鎖所有鏈節(jié)。由于換流鏈線電壓大于電網(wǎng)線電壓，所以此 時(shí)無(wú)充電電流，閉合主接觸器KM2旁路軟啟電阻，無(wú)沖擊。
[0026] 最后，每相切除n2個(gè)鏈節(jié)，即將每相鏈節(jié)切除數(shù)由0逐漸增加至n2，仍然是根據(jù)每 相鏈節(jié)電壓排序結(jié)果，切除每相中電壓高的鏈節(jié)，其余閉鎖充電，使鏈節(jié)電容電壓平滑充電 至額定電壓，切除n 2后使各鏈節(jié)充電至額定電壓。
[0027] 至此，STATC0M啟動(dòng)完成。
[0028] 啟動(dòng)過(guò)程中，有以下幾點(diǎn)需要說(shuō)明：
[0029] 切除指鏈節(jié)輸出電壓為零，鏈節(jié)電容不參與充電。
[0030] 電壓基本穩(wěn)定和電壓穩(wěn)定是指電壓波動(dòng)降至對(duì)應(yīng)的設(shè)定范圍內(nèi)。
[0031] 可采用閉環(huán)方法確定ndPn2，不滿足閉環(huán)條件時(shí)，逐漸增加切除數(shù)。即，逐個(gè)切除， 然后判斷是否滿足閉環(huán)條件，若不滿足則繼續(xù)切除。nl的閉環(huán)條件是切除后構(gòu)成換流鏈線 電壓的所有鏈節(jié)電壓之和大于電網(wǎng)線電壓峰值。n2的閉環(huán)條件是切除后使各鏈節(jié)充電至額 定電壓。
[0032] 啟動(dòng)過(guò)程中，有兩次切除過(guò)程。鏈節(jié)切除時(shí)，如圖2所示，對(duì)于任一個(gè)鏈節(jié)，采取 ΤΙ、T3和T2、T4輪換導(dǎo)通的方法，若一個(gè)鏈節(jié)上一次為切除狀態(tài)，第二次再次切除，則第一 次的切除狀態(tài)開通的是ΤΙ、T3,那么第二次切除開通T2、T4 ;第一次的切除狀態(tài)開通的是 T2、T4,那么第二次切除開通ΤΙ、T3 ;以此實(shí)現(xiàn)開關(guān)頻率及損耗的均衡。即若第一次切除時(shí) 開通一對(duì)橋臂，則第二次切除時(shí)開通另一對(duì)橋臂，每對(duì)橋臂是不直接連接的橋臂。
[0033] 啟動(dòng)完成，STATC0M可長(zhǎng)期運(yùn)行于每相切除n2個(gè)鏈節(jié)的狀態(tài)，此時(shí)鏈節(jié)電壓已穩(wěn)定 于額定且鏈節(jié)之間電壓均衡，所以待需轉(zhuǎn)入閉環(huán)補(bǔ)償運(yùn)行時(shí)，可快速實(shí)現(xiàn)模式的轉(zhuǎn)換。此時(shí) 稱STATC0M處于熱備用狀態(tài)。
[0034] 以上實(shí)施例的啟動(dòng)調(diào)制控制方法，可實(shí)現(xiàn)相內(nèi)鏈節(jié)間的電壓均衡，且平滑充電至 額定電壓，這使得其可以長(zhǎng)期運(yùn)行于熱備用狀態(tài)。
[0035] STATC0M正常補(bǔ)償運(yùn)行時(shí)的脈沖調(diào)制策略如圖4所示。
[0036] 具體的，一種實(shí)施方式下：正常補(bǔ)償運(yùn)行時(shí)，首先，（由FPGA)對(duì)每相鏈節(jié)電容電壓 進(jìn)行排序。
[0037] 其次，由DSP判斷每相調(diào)制波、電流的極性，由調(diào)制波計(jì)算出每相需投入的鏈節(jié)數(shù) na，nb，nc〇
[0038] 最后，由FPGA根據(jù)每相調(diào)制波極性、電流極性、投入鏈節(jié)數(shù)，確定投入電壓高的鏈 節(jié)還是投入電壓低的鏈節(jié)，其余鏈節(jié)切除。即確定鏈節(jié)數(shù)后，若電流為正且調(diào)制波極性為 正，或者電流為負(fù)且調(diào)制波極性為負(fù)，則投入電壓高的鏈節(jié)；若電流為正且調(diào)制波極性為 負(fù)，或者電流為負(fù)且調(diào)制波極性為正，則投入電壓低的鏈節(jié)。
[0039] 關(guān)于每相需投入的鏈節(jié)數(shù)na，nb，η。的計(jì)算，以及關(guān)于電流方向、調(diào)制波極性的定 義，由于屬于常規(guī)技術(shù)，再次不再贅述。
[0040] 正常補(bǔ)償運(yùn)行時(shí)，有以下幾點(diǎn)需要說(shuō)明：
[0041] 鏈節(jié)輸出正或負(fù)電壓均稱之為投入，由調(diào)制波極性確定輸出正或負(fù)。
[0042] 鏈節(jié)輸出零電壓稱之為切除，輸出零電壓有兩種開關(guān)狀態(tài)，Τ1、Τ3導(dǎo)通或Τ2、Τ4導(dǎo) 通，為實(shí)現(xiàn)開關(guān)頻率及損耗的均衡，采取以下零電壓脈沖分配邏輯：
[0043] 若上一控制周期輸出正電壓，貝1J開通Τ1和Τ3 ;若上一控制周期輸出負(fù)電壓，貝1J開 通T2和T4 ;若上一控制周期輸出零電壓，則開關(guān)狀態(tài)不變。反之，若上一控制周期輸出正 電壓，則開通T2和T4 ;若上一控制周期輸出負(fù)電壓，則開通T1和T3 ;若上一控制周期輸出 零電壓，則開關(guān)狀態(tài)不變。
[0044] 以上正常補(bǔ)償運(yùn)行過(guò)程的調(diào)制控制方法，可以實(shí)現(xiàn)相內(nèi)鏈節(jié)間的電壓均衡，無(wú)需 額外的相內(nèi)均壓策略，簡(jiǎn)化了控制軟件。并且采用鏈節(jié)輸出零電壓時(shí)的脈沖分配邏輯可以 實(shí)現(xiàn)鏈節(jié)內(nèi)IGBT的開關(guān)頻率與損耗均衡。
[0045] 對(duì)于鏈節(jié)數(shù)較少的STATC0M，可以采用本文所述的啟動(dòng)脈沖調(diào)制策略，正常補(bǔ)償運(yùn) 行時(shí)可以采用CPS-SPWM調(diào)制方法。
[0046] 以上給出了具體的實(shí)施方式，但本發(fā)明不局限于所描述的實(shí)施方式。本發(fā)明的基 本思路在于上述基本方案，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，設(shè)計(jì)出各種變 形的模型、公式、參數(shù)并不需要花費(fèi)創(chuàng)造性勞動(dòng)。在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下對(duì) 實(shí)施方式進(jìn)行的變化、修改、替換和變型仍落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. STATCOM啟動(dòng)調(diào)制控制方法，其特征在于，步驟如下： 1) 啟動(dòng)時(shí)，通過(guò)軟啟電阻對(duì)鏈節(jié)充電，然后根據(jù)每相鏈節(jié)電壓排序結(jié)果，切除每相中電 壓高的^個(gè)鏈節(jié)，其余鏈節(jié)閉鎖充電，切除ηι個(gè)鏈節(jié)后，構(gòu)成換流鏈線電壓的所有鏈節(jié)電壓 之和大于電網(wǎng)線電壓峰值； 2) 鏈節(jié)電容電壓穩(wěn)定后，閉鎖所有鏈節(jié)，旁路軟啟電阻； 3) 根據(jù)每相鏈節(jié)電壓排序結(jié)果，切除每相中電壓高的112個(gè)鏈節(jié)，其余鏈節(jié)閉鎖充電； 使各鏈節(jié)電容電壓平滑充電至額定電壓。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的STATCOM啟動(dòng)調(diào)制控制方法，其特征在于，步驟1)、步驟3) 中，切除鏈節(jié)時(shí)，逐個(gè)鏈節(jié)切除，切除后判斷是否滿足對(duì)應(yīng)的閉環(huán)條件，若不滿足則繼續(xù)切 除；步驟1)的閉環(huán)條件是切除后構(gòu)成換流鏈線電壓的所有鏈節(jié)電壓之和大于電網(wǎng)線電壓 峰值；步驟3)的閉環(huán)條件是切除后使各鏈節(jié)充電至額定電壓。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的STATCOM啟動(dòng)調(diào)制控制方法，其特征在于，步驟1)、步驟3) 分別為兩次切除；若第一次切除時(shí)開通一對(duì)橋臂，則第二次切除時(shí)開通另一對(duì)橋臂，每對(duì)橋 臂是不直接連接的橋臂。
【文檔編號(hào)】H02J3/00GK104065061SQ201410283785
【公開日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年6月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月23日
【發(fā)明者】梁燕, 劉剛, 孫健, 左廣杰, 高志軍, 張揚(yáng), 蘆開平, 翟超 申請(qǐng)人:許繼電氣股份有限公司