[发明专利]一种级联STATCOM子模块混合均压控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种级联STATCOM子模块混合均压控制方法，属于柔性交流输电的STATCOM控制领域。

背景技术

静止同步补偿器(STATCOM，Static Synchronous Compensator)有两种结构形式，一种是单相，另一种是三相，每相称为一个链，不管是单相或者三相，其每相(即每个链)均由若干个子模块级联构成，该静止同步补偿器还称为级联STATCOM。如图1所示，其为一种三相级联STATCOM的基本拓扑结构图，其中的子模块为H桥电路，但是子模块还可以是其他形式的子模块，比如：半桥或者全桥子模块。

级联STATCOM拓扑在链内子模块损耗特性和驱动脉冲均一致的情况下，链内子模块直流电压不进行控制也可以达到均衡，系统能够正常运行。但是在实际应用当中，各子模块的损耗特性不可能完全一致，并且其驱动脉冲的延时也不尽相同，因此造成在链内总平均电压不变的情况下，各子模块间的直流电压出现不均衡的现象，如果不采取特殊的均压控制策略，将导致链内各子模块间的直流电压差异逐渐增大，将会引起直流过压或欠压，最终导致STATCOM不能正常运行。因此，如何提高级联STATCOM子模块直流电压的均衡度是亟待解决的关键问题。

目前来讲，级联STATCOM子模块均压方法主要有两大类：

第一类方法，基于外部硬件电路。这类方法中，一种是通过给各个子模块提供独立的直流电压源，从而避免子模块均压问题；一种是在直流侧并联泄放电阻和可控开关，通过控制电阻的损耗达到子模块均压的目的；一种是通过在各子模块间建立基于硬件的能量交换平衡电路，通过控制实现子模块均压。此类方法的缺点在于增加了系统体积、损耗和复杂度，不利于装置稳定运行，同时也增加了系统成本。

第二类方法，基于子模块直流电压闭环反馈控制。这类方法将各个子模块直流电压进行采集后，通过闭环反馈控制器或排序的方法，实时调整子模块的调制波或脉冲时序，抑制由于子模块间的损耗差异导致的直流电压不均衡，达到均压的目的。此类方法的缺点在于，在小电流工况下，由于STATCOM和交流系统间交换能量的减小，均压控制能力有限，均压效果难以保证，容易发生均压失败的现象。

发明内容

本发明的目的是提供一种级联STATCOM子模块混合均压控制方法，用以解决现有的两种均压方法均不能有效实现均压控制的问题。

为实现上述目的，本发明的方案包括一种级联STATCOM子模块混合均压控制方法，该控制方法采用平均直流电压闭环控制、正负序分离电流闭环解耦控制、子模块直流电压闭环反馈控制和载波移相高频轮换控制，

对级联STATCOM中所有子模块的直流电压的平均值的指令值与实际的级联STATCOM中所有子模块的直流电压的平均值进行平均直流电压闭环控制，并以其输出的信号作为正负序分离电流闭环解耦控制的正序有功电流指令值，经过正负序分离电流闭环解耦控制得到三相调制波；对每条链中所有子模块的直流电压的平均值与对应链上的每个子模块的直流电压进行子模块直流电压闭环反馈控制，生成三相调制波调整量；将生成的三相调制波调整量与通过解耦控制得到的三相调制波对应叠加后生成修正后的三相调制波；将经载波移相高频轮换控制生成的载波与所述修正后的三相调制波进行比较，生成各子模块对应的PWM脉冲信号。

实现所述载波移相高频轮换控制的手段为：

对于一条链中的子模块，每经过一个设定的高频轮换周期时，将第k个子模块对应的载波更新为第k-1个子模块对应的载波，同时，将第一个子模块对应的载波更新为第N个子模块对应的载波，其中，k＝2，3，4……N，N为该链中的子模块的个数。

所述平均直流电压闭环控制为：将级联STATCOM中所有子模块的直流电压的平均值的指令值与实际的级联STATCOM中所有子模块的直流电压的平均值做差，并对得到的差值进行PI控制。

所述子模块直流电压电压闭环反馈控制为：

将每条链中所有子模块的直流电压的平均值与对应链上的每个子模块的直流电压做差，并对差值进行闭环反馈控制。

所述设定的高频轮换周期为m倍的载波周期，m大于或者等于1。