高頻零序電壓注入鏈式statcom電壓波動抑制方法
【專利摘要】一種高頻零序電壓注入鏈式STATCOM電壓波動抑制方法，屬于電力電子的無功補償裝置控制方法。該方法共有五個步驟，包括：1、電網(wǎng)電壓矢量角的獲??；實現(xiàn)電網(wǎng)電壓、補償電流以及主控制算法得到的調(diào)制信號等三種信號的同步旋轉(zhuǎn)變換；2、補償電流檢測及坐標變換，計算得到三倍頻零序電壓相角；3、三倍頻零序電壓幅值的獲取，計算得到三倍頻零序電壓幅值；4、三倍頻零序電壓相角的獲取，將瞬時值與主控制算法得到的調(diào)制信號相加產(chǎn)生最終的調(diào)制信號；5、三倍頻零序電壓注入及PWM信號產(chǎn)生，產(chǎn)生三相PWM信號，完成對STATCOM電容電壓波動的抑制。本發(fā)明實現(xiàn)STATCOM直流側(cè)電容電壓波動頻率由二倍頻轉(zhuǎn)移到四倍頻，波動幅值減半，穩(wěn)定直流電壓，增加電容壽命。
【專利說明】高頻零序電壓注入鏈式STATCOM電壓波動抑制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電力電子的無功補償裝置控制方法，特別是一種注入三倍頻零序 電壓的鏈式星型STATCOM電容電壓波動抑制方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 靜止同步補償器（static synchronous compensator，STATCOM)作為一種新型的 無功補償裝置，擁有動態(tài)補償效果好、補償范圍大、占地面積小等優(yōu)點。采用Η橋級聯(lián)的鏈 式拓撲可以方便實現(xiàn)模塊化結(jié)構(gòu)，使其輸出電平數(shù)、裝置容量、耐壓等級都可以根據(jù)實際情 況來快速調(diào)整，并且增加了裝置的冗余度，已經(jīng)逐漸成為STATCOM的首選拓撲。而星型結(jié)構(gòu) 相比于三角型結(jié)構(gòu)，由于其各相之間承受的電壓為相電壓而不是線電壓，故可以采用更少 的模塊實現(xiàn)相同補償效果，所以具有更好的應用前景。
[0003] 由鏈式星型STATCOM工作性質(zhì)可知，STATCOM的輸出電壓基波與補償電流相位相 差接近90°，所以直流側(cè)電容在一個工頻周期內(nèi)充、放電兩次，即直流側(cè)電容電壓波動頻率 為工頻周期的二倍。電容電壓的波動會使鏈式星型STATCOM輸出電流的諧波畸變率增大， 影響到裝置的補償效果，也會影響系統(tǒng)帶寬?；诓呗运惴ǖ碾娙蓦妷浩胶饪刂品椒m然 能夠調(diào)節(jié)各Η橋單元的有功功率分配，使各Η橋單元電容電壓平均電壓保持平衡，但無法抑 制各Η橋單元電容電壓的二倍頻波動。目前還沒有抑制鏈式星型STATCOM直流側(cè)電容電壓 二倍頻波動的相關(guān)方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是要提供一種注入三倍頻零序電壓的鏈式星型STATCOM電容電壓 波動抑制方法，解決鏈式星型STATCOM直流側(cè)電容電壓存在較大幅度的二倍頻波動量的 問題。能在不增加硬件情況下，通過在原調(diào)制信號中注入三倍頻零序電壓，實現(xiàn)鏈式星型 STATCOM直流側(cè)電容電壓二倍頻波動抑制的方法。
[0005] 本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：高頻零序電壓注入鏈式STATCOM電壓波動抑制方法 共有五個步驟，包括：1、電網(wǎng)電壓矢量角的獲取；2、補償電流檢測及坐標變換；3、三倍頻零 序電壓幅值的獲??；4、三倍頻零序電壓相角的獲取；5、三倍頻零序電壓注入及PWM信號產(chǎn) 生；
[0006] 步驟一，所述的電網(wǎng)電壓矢量角的獲取的實現(xiàn)：
[0007] 步驟1.1采樣三相電網(wǎng)電壓（％、％、〇。），變換到兩相靜止坐標系下得到％、4;
[0008] 步驟1. 2將ea、ee和電網(wǎng)電壓矢量角（Θ )，送入兩相旋轉(zhuǎn)坐標變換，得到同步旋 轉(zhuǎn)坐標系下電網(wǎng)電壓的兩個直流分量（ed、e(1);
[0009] 步驟1. 3將給定量< 與檢測得到的電網(wǎng)電壓分量e,送入軟件鎖相環(huán)（6)，所述的 給定量

【權(quán)利要求】
1. 一種高頻零序電壓注入鏈式STATCOM電壓波動抑制方法，其特征在于：該直流電壓 波動抑制方法共有五個步驟，包括：1、電網(wǎng)電壓矢量角的獲??；2、補償電流檢測及坐標變 換；3、三倍頻零序電壓幅值的獲取；4、三倍頻零序電壓相角的獲??；5、三倍頻零序電壓注 入及PWM信號產(chǎn)生；具體步驟如下： 步驟一，所述的電網(wǎng)電壓矢量角的獲取的實現(xiàn)： 步驟1. 1采樣三相電網(wǎng)電壓（ea、eb、e。)，變換到兩相靜止坐標系下得到ea、; 步驟1. 2將ea、ee和電網(wǎng)電壓矢量角（0 )，送入兩相旋轉(zhuǎn)坐標變換，得到同步旋轉(zhuǎn)坐 標系下電網(wǎng)電壓的兩個直流分量（ed、eq); 步驟1. 3將給定量<與檢測得到的電網(wǎng)電壓分量eq送入軟件鎖相環(huán)（6)，所述的給定 量<=0V，相減后通過PI調(diào)節(jié)器，再加上角速度314rad/s，通過一個積分器，得到電網(wǎng)電壓 矢量角（0 ); 步驟二、所述的補償電流檢測及坐標變換的實現(xiàn)： 步驟2. 1采樣三相補償電流（iea、ie0、; 步驟2.2將三相補償電流（i。。、1。0、i。。）和電網(wǎng)電壓矢量角（0)，送入兩相旋轉(zhuǎn)坐標 變換，得到同步旋轉(zhuǎn)坐標系下補償電流的兩個直流分量i。,）； 步驟三、所述的三倍頻零序電壓幅值的獲取實現(xiàn)： 步驟3. 1將上級主控制算法得到的三相調(diào)制信號（uM、uA、UJ送入三倍頻零序電壓幅 值獲得單元，變換到兩相靜止坐標系下得到、u#，再用電網(wǎng)電壓矢量角（0 )進行兩相旋 轉(zhuǎn)坐標變換，得到同步旋轉(zhuǎn)坐標系下三相調(diào)制信號的兩個直流7>景~， 步驟3. 2將三相調(diào)制信號的兩個直流分量（uri、u")用式
f算，得調(diào)制 信號幅值（I); 步驟3. 3采樣STATCOM三相中各H橋模塊直流側(cè)電容電壓（udeA1……udeAn)、（u deB1…… UdcBn) > (UdcCl......UdeCn)送入三倍頻零序電壓幅值獲得單元，用式UdeA = UdeA1+... +UdeAn、UdcB = UdcBl+. ? ? +UdcBn、UdcC - UdcCl+. ? ? +UdcCn 分別計算，得到三相直流側(cè)總電容電壓； 步驟3.4比較三相直流側(cè)總電容電壓（11(^、11(^、11(^)的大小，得到最小值（^ ; 步驟3.5將三相直流側(cè)總電容電壓中的最小值（Umin)減去調(diào)制信號幅值（UJ，獲得系 統(tǒng)剩余調(diào)制能力（UM);再將其與原調(diào)制信號幅值（UJ比較，選取兩者的最小值作為要注入 的三倍頻零序電壓的幅值（Uz3); 步驟四，所述的三倍頻零序電壓相角的獲取實現(xiàn)： 步驟4. 1將步驟二中得到的補償電流的兩個直流分量i。,）送入三倍頻零序電壓 相角獲得單元（10)后，相除，所得的商再取反正切獲得STATCOM補償電流矢量相對電網(wǎng)電 壓矢量的初始相位角（Y); 步驟4. 2將步驟三中得到的調(diào)制信號的兩個直流分量（u,d、u,q)送入三倍頻零序電壓 相角獲得單元（10)后，相除，所得的商再取反正切以獲得上級主控制算法的調(diào)制信號的矢 量相對電網(wǎng)電壓矢量的初始相位角(P); 步驟4. 3將補償電流矢量初相角（Y )乘以2,與調(diào)制信號矢量初相角（P)相加，再加上 3倍的電網(wǎng)電壓矢量角（9)，得到的和值減去ji，從而獲得需要注入的三倍頻零序電壓的 相角（e z3); 步驟五，所述的三倍頻零序電壓注入及pwm信號產(chǎn)生的實現(xiàn)： 步驟5. 1將步驟四所獲得的三倍頻零序電壓相角（0 z3)送人三倍頻零序電壓注入單元 (11)，再計算其余弦值，然后乘以步驟三獲得的三倍頻零序電壓幅值（uz3)，從而得到要注入 的三倍頻零序電壓的瞬時值（Uz3); 步驟5. 2將三倍頻零序電壓（uz3)加上上級主控制算法獲得的各相調(diào)制信號（uM、urt、 uj，得到鏈式星型STATCOM各相最終的調(diào)制信號(心、<、心）； 步驟5.3將各相最終的調(diào)制信號（'、'、<)送入載波移相PWM調(diào)制單元，產(chǎn)生的 PWM信號控制鏈式星型STATC0M的功率器件開關(guān)，實現(xiàn)對鏈式星型STATC0M直流側(cè)電容電壓 二倍頻波動的抑制。
【文檔編號】H02J3/12GK104283219SQ201410560365
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年10月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月20日
【發(fā)明者】王穎杰, 伍小杰, 劉海媛, 左慧芳, 王文超, 柴玉碩, 唐建波, 閆浩浩, 韓雪龍 申請人:中國礦業(yè)大學