[发明专利]一种提高STATCOM补偿指令电流检测精度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高静止同步补偿器(StaticSynchronousCompensator,STATCOM)补偿指令电流检测精度的方法。

背景技术

STATCOM是一种动态无功功率补偿、维持系统电压稳定、提高电能质量的重要电力电子设备，近年来得到迅速发展，是当今补偿领域最新技术的代表。STATCOM能否快速、准确地进行动态跟踪补偿，取决于其指令电流的检测方法。目前，国内外对STATCOM补偿指令电流检测方法进行了多方面的研究。2008年第8期《高电压技术》中的“自适应频率跟踪的谐波电流检测方法”一文采用LMS算法在线优化，从而独立实时地检测出各相电流中的基波和各次谐波分量，具有优良的跟随性能。2010年第2期《电力自动化设备》中的“基于自适应神经网络的有源电力滤波器谐波电流提取方法”一文提出一种基于ADNN检测方法，不仅能检测谐波电流中的基波成分，也能检测出高次谐波分量的幅值和相位。2005年第9期《中国电机工程学报》中的“基于FFT和神经网络的非整数次谐波检测方法”一文先对采样信息用加汉宁窗的FFT算法进行预处理，得到谐波个数和精度不高的谐波次数；其次根据谐波个数设定神经元个数，根据预处理后得到的谐波次数设定神经网络谐波次数迭代的初始值；最后对改进后的人工神经网络进行训练，便可实现非整数次谐波的精确检测。2009年第2期《高电压技术》中的“基于瞬时无功理论的谐波和无功电流检测方法”一文按照算法的拓扑结构，将其分为锁相环节、矢量变换环节、滤波环节以及整体电路四个部分，将不同环节的改进方法进行相互结合，以应用于不同的检测情况，从而达到最佳的检测效果，降低对系统硬件的准确度要求。

发明内容

本发明针对传统i_p-i_q算法检测STATCOM补偿指令电流时，易因测量点和补偿点端口不在同一位置产生相位及幅值检测误差问题，提出了一种提高STATCOM跨越端口时补偿指令电流检测精度的方法。该方法引入测量点和补偿点的电压相位信息，通过预置相位补偿角消除因STATCOM电压相位差异引起的检测误差，通过设置PR控制器消除因STATCOM电压幅值差异引起的检测误差，从而提高STATCOM补偿指令电流检测精度。

具体实施方式如下：

第一步，分别从STATCOM负载测量点和补偿注入点处引入a、b两相电压信息e_a、e_b；

第二步，得出e_a、e_b之间的初始相位差为将e_b的相位作为逆变换的发生信号，进行逆变换前，通过预置相位补偿角使变换矩阵C和逆变换矩阵为等相位矩阵，从而消除因跨越端口电压相位差异产生的检测误差；

第三步，得出测量点处电压e_a与补偿点处电压e_b之间的幅值比为在低通滤波器(LPF)后增加PR控制器，根据功率平衡定理，得到PR控制器的比例调节系数为1/K_up，将e_a的直流分量送到PR控制器经比例谐振运算后得到与e_b等幅值的直流分量，从而消除因跨越端口电压幅值差异产生的检测误差。

仿真与实验结果分析

根据图1，利用Matlab/simulink工具搭建跨越端口STATCOM仿真模型进行了仿真。仿真系统详细参数如下：电源线电压311V，电源线电流32A，电网频率50Hz，负载电感1mH，负载电阻100Ω，线路电感1mH，线路电阻5Ω。图2(a)、(b)分别为单相电源电压和负载电流的波形，可以明显看出，电源电压波形幅度不平衡，负载电流波形严重畸变，波动较大。图3(a)、(b)分别为传统i_p-i_q检测方法和本发明检测方法检测到的谐波电流波形。传统的i_p-i_q检测方法检测到的电流波形不佳，其相位与电源电压相位不一致，存在延时和误差。本发明检测方法提取到的电流实时性好，大大提高了检测精度。