[发明专利]不平衡工况下级联STATCOM的控制方法

说明书

技术领域

本发明旨在提供一种在系统电压不平衡工况下级联STATCOM的控制方法，能够有效地解决在不平衡工况下级联STATCOM的正常运行问题，两种工作模式有助于实现级联STATCOM的最大化利用，具有很高的工程实用价值。 

背景技术

级联STATCOM由于可模块化、无需接入变压器等诸多优点被广泛关注。同时它具有分相调节能力和可变的调制比，使得其在无功补偿的同时兼具调节系统电压不平衡的潜力。目前，级联STATCOM大多数控制策略都是工作在平衡工况下的，还鲜有文献针对其在不平衡工况下的控制作相关研究。2004年第28期的《电网技术》中《利用配电网静止无功补偿器改善配电网电能质量的方法》一文提出通过STATCOM来补偿三相电压不平衡，表明利用STATCOM来维持系统电压平衡是可行的。2006年第26期的《中国电机工程学报》中《用于不平衡补偿的变压器隔离型链式D-STATCOM 的研究》一文提出反故障的变压器隔离型链式STATCOM的控制方法，但不适用于无变压器的级联STATCOM系统，应用范围较窄。2009年第24期的《IEEE Trans. on Power Electronics》中《Control of a cascade STATCOM with star configuration under unbalanced conditions》一文针对星形连接的级联STATCOM，提出输出正序、负序和零序电压来维持稳定状态，但该方法不适合三角形连接的级联STATCOM。1997年第37期的《清华大学学报》中《ASVG 在系统不对称情况下的运行及控制》一文提出不对称矢量控制也能很好的维持系统电压的平衡，但牺牲了装置的无功响应速度。2005年第25期的《中国电机工程学报》中《基于逆系统方法有功-无功解耦PWM控制的链式STATCOM 动态控制策略研究》一文提出基于逆系统方法的有功无功解耦 PWM 控制，使级联STATCOM在三相电压平衡状态下具有快速的无功响应速度，但是没有解决其在三相电压不平衡下的运行问题。2005年第25期的《中国电机工程学报》中《基于反故障控制的链式STATCOM动态控制策略的研究》一文提出不对称矢量控制、分相瞬时电流控制与有功无功解耦控制相结合的控制方法，提高了装置的无功响应速度，但需要对电压电流进行傅里叶变换，计算较为复杂。 

发明内容

本发明针对不平衡工况下级联STATCOM的控制问题，详细推导了系统在正序和负序环境下的解耦控制方程，提出一种新的正序-负序解耦PWM的控制方法来解决级联STATCOM在不平衡工况下的安全稳定运行问题，并且探讨了在该方法下的两种工作模式：无功补偿模式和电压控制模式。 

具体实施方式如下： 

当系统电压平衡时，其负序含量为0，故正序环境下的解耦控制方程可以参照三相电网电压平衡时的有功-无功解耦PWM控制, 故正序解耦PWM方程为：             

式中：u_cd+^*、u_cq+^*分别为正序有功和无功电压指令；i_d+^*、i_q+^*分别为正序有功和无功电流指令；u_sd+、u_sq+分别为网侧正序有功和无功电压。

在负序环境下，级联STATCOM 输出的有功和无功功率为： 

                      

式中：u_cd-^*、u_cq-^*分别为负序有功和无功电压指令；i_d-^*、i_q-^*分别为负序有功和无功电流指令。

公共连接点PCC处的有功和无功功率为：