專利名稱：一種單相級聯(lián)型靜止同步補(bǔ)償器的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及單相級聯(lián)型靜止同步補(bǔ)償器，特別是一種單相級聯(lián)型靜止同步補(bǔ)償器的控制方法。
背景技術(shù)：
受功率器件電壓等級和功率等級的限制，目前適用于中高壓大功率靜止同步補(bǔ)償器(STATC0M)的主電路結(jié)構(gòu)主要有基于器件串聯(lián)的三相橋式結(jié)構(gòu)、鉗位式多電平結(jié)構(gòu)和級聯(lián)結(jié)構(gòu)。其中，級聯(lián)型靜止同步補(bǔ)償器主電路結(jié)構(gòu)以單相全橋逆變電路為級聯(lián)單元，由多個級聯(lián)單元在輸出端直接串聯(lián)，再經(jīng)連接電抗器與電網(wǎng)相接。其工作原理是通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)各級聯(lián)單元輸出電壓的相位和幅值，使補(bǔ)償器吸收或者發(fā)出滿足要求的無功電流，實現(xiàn)動態(tài)無功補(bǔ)償?shù)哪康?。級?lián)型靜止同步補(bǔ)償器廣泛采用載波移相脈寬調(diào)制，由一組移相的三角載波與調(diào)制信號相比較，生成多路PWM波，用于控制級聯(lián)單元中開關(guān)器件的通斷。級聯(lián)型靜止同步補(bǔ)償器目前的研究熱點和工程應(yīng)用的主要趨勢，具有以下優(yōu)點所需器件數(shù)量少，不需要鉗位器件；容易實現(xiàn)模塊化，易于擴(kuò)展，適用不同的電壓等級；載波移相脈寬調(diào)制能夠保證各開關(guān)器件負(fù)荷平衡，在較低的開關(guān)頻率實現(xiàn)低諧波電壓輸出。理論上，靜止同步補(bǔ)償器與電網(wǎng)只進(jìn)行無功功率的交換，一個電網(wǎng)周期內(nèi)交換的能量為零。但是由于功率器件并非理想器件，存在開關(guān)損耗，靜止同步補(bǔ)償器需從電網(wǎng)獲得一定的有功功率維持直流側(cè)電壓穩(wěn)定。級聯(lián)型靜止同步補(bǔ)償器各個級聯(lián)單元直流側(cè)電容相互獨立，參數(shù)的分散性、開關(guān)損耗的不同以及脈沖延時的差異會造成直流側(cè)電壓不平衡。直流側(cè)電壓不平衡現(xiàn)象，一方面，會增加裝置輸出電流的諧波含量；另一方面，不平衡現(xiàn)象特別嚴(yán)重時，會造成一些級聯(lián)單元直流側(cè)電壓過高，達(dá)到器件的耐壓水平，威脅到整個裝置的安全運行

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種單相級聯(lián)型靜止同步補(bǔ)償器的控制方法，實現(xiàn)補(bǔ)償器輸出電流對指令電流的跟蹤控制，保證各級聯(lián)單元直流側(cè)電壓的平衡，抑制不平衡現(xiàn)象。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種單相級聯(lián)型靜止同步補(bǔ)償器的控制方法，包括單相級聯(lián)型靜止同步補(bǔ)償器，單相級聯(lián)型靜止同步補(bǔ)償器包括多個級聯(lián)單元，每個級聯(lián)單元包括一個單相全橋逆變電路和一個直流側(cè)電容，電容與單相全橋逆變電路并聯(lián)，多個級聯(lián)單元輸出端串聯(lián)后經(jīng)電抗器接入電網(wǎng)，該方法為在直流側(cè)總電壓外環(huán)和電流跟蹤內(nèi)環(huán)組成的雙閉環(huán)瞬時值控制的基礎(chǔ)上，弓I入基于虛擬電阻的直流側(cè)電壓平衡控制，在各級聯(lián)單元輸出端構(gòu)造可控的虛擬電阻；將各級聯(lián)單元直流側(cè)電壓實際值與設(shè)定值比較，并根據(jù)比較結(jié)果調(diào)整各虛擬電阻的大小，獨立地調(diào)節(jié)各級聯(lián)單元從電網(wǎng)獲得的輸入功率，以滿足各級聯(lián)單元因損耗不同而對輸入功率的不同需求，達(dá)到直流側(cè)電壓平衡控制的目的。單相級聯(lián)型靜止同步補(bǔ)償器的控制方法具體包括以下步驟I)采用直流側(cè)總電壓外環(huán)和電流跟蹤內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)瞬時值控制生成電壓調(diào)制信號Ur ；
2)將各級聯(lián)單元直流側(cè)電壓實際值Udcd與設(shè)定值UMf/n比較，得到各級聯(lián)單元直流側(cè)電壓誤差，經(jīng)PI環(huán)節(jié)生成虛擬電阻R/ ;其中η為級聯(lián)單元數(shù)量；3)將虛擬電阻Ri'與補(bǔ)償器輸出電流的瞬時值iinv相乘，生成電壓調(diào)制信號的修正量 Aui,即 Aui = Ri' Xiinv ；4)將電壓調(diào)制信號的修正量Aui與雙閉環(huán)控制生成的電壓調(diào)制信號Ur疊加，生成各級聯(lián)單元最終的電壓調(diào)制信號Ui,即Ui = Ur+Aui ；5)對電壓調(diào)制信號Ui進(jìn)行載波移相調(diào)制，生成多路PWM波。電壓調(diào)制信號W的表達(dá)式為
權(quán)利要求
1.一種單相級聯(lián)型靜止同步補(bǔ)償器的控制方法，包括單相級聯(lián)型靜止同步補(bǔ)償器，單相級聯(lián)型靜止同步補(bǔ)償器包括多個級聯(lián)單元，每個級聯(lián)單元包括一個單相全橋逆變電路和一個直流側(cè)電容，電容與單相全橋逆變電路并聯(lián)，多個級聯(lián)單元輸出端串聯(lián)后經(jīng)電抗器接入電網(wǎng)，其特征在于，該方法為在直流側(cè)總電壓外環(huán)和電流跟蹤內(nèi)環(huán)組成的雙閉環(huán)瞬時值控制的基礎(chǔ)上，引入基于虛擬電阻的直流側(cè)電壓平衡控制，在各級聯(lián)單元輸出端構(gòu)造可控的虛擬電阻；將各級聯(lián)單元直流側(cè)電壓實際值與設(shè)定值比較，并根據(jù)比較結(jié)果調(diào)整各虛擬電阻的大小，獨立地調(diào)節(jié)各級聯(lián)單元從電網(wǎng)獲得的輸入功率，以滿足各級聯(lián)單元因損耗不同而對輸入功率的不同需求，達(dá)到直流側(cè)電壓平衡控制的目的。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單相級聯(lián)型靜止同步補(bǔ)償器的控制方法，其特征在于，該方法具體包括以下步驟 1)采用直流側(cè)總電壓外環(huán)和電流跟蹤內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)瞬時值控制生成電壓調(diào)制信號Ur ； 2)將各級聯(lián)單元直流側(cè)電壓實際值Udcd與設(shè)定值UMf/n比較，得到各級聯(lián)單元直流側(cè)電壓誤差，經(jīng)PI環(huán)節(jié)生成虛擬電阻Ri';其中η為級聯(lián)單元數(shù)量； 3)將虛擬電阻Ri'與補(bǔ)償器輸出電流的瞬時值iinv相乘，生成電壓調(diào)制信號的修正量Aui,即 Aui = Ri' X iinv ； 4)將電壓調(diào)制信號的修正量Aui與雙閉環(huán)控制生成的電壓調(diào)制信號W疊加，生成各級聯(lián)單元最終的電壓調(diào)制信號Ui,即Ui = Ur+ Δ Ui ； 5)對電壓調(diào)制信號Ui進(jìn)行載波移相調(diào)制，生成多路PWM波。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單相級聯(lián)型靜止同步補(bǔ)償器的控制方法，其特征在于，所述步驟I)中，電壓調(diào)制信號的表達(dá)式為
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單相級聯(lián)型靜止同步補(bǔ)償器的控制方法，其特征在于，所述步驟2)中，虛擬電阻Ri'的計算公式為
全文摘要
本發(fā)明公開一種單相級聯(lián)型靜止同步補(bǔ)償器的控制方法，在直流側(cè)總電壓外環(huán)和電流跟蹤內(nèi)環(huán)組成的雙閉環(huán)瞬時值控制的基礎(chǔ)上，引入基于虛擬電阻的直流側(cè)電壓平衡控制，在各級聯(lián)單元輸出端構(gòu)造可控的虛擬電阻；將各級聯(lián)單元直流側(cè)電壓實際值與設(shè)定值比較，并根據(jù)比較結(jié)果調(diào)整各虛擬電阻的大小，獨立地調(diào)節(jié)各級聯(lián)單元從電網(wǎng)獲得的輸入功率，以滿足各級聯(lián)單元因損耗不同而對輸入功率的不同需求，達(dá)到直流側(cè)電壓平衡控制的目的，本發(fā)明在不增加硬件電路的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)補(bǔ)償器輸出電流的跟蹤控制和各級聯(lián)單元直流側(cè)電壓的平衡。
文檔編號H02J3/18GK102624006SQ20121008752
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月29日
發(fā)明者劉蕓, 劉雷, 周發(fā)云, 寇磊, 熊橋坡, 羅安, 馬伏軍, 黎小聰 申請人:湖南大學(xué)