[发明专利]一种星形链式STATCOM的非平衡模型预测控制方法

说明书

本发明公开了一种星形链式STATCOM的非平衡模型预测控制方法。该方法首先建立非平衡条件下星形链式STATCOM的等效电源模型，其次对等效电源模型中的零序电压进行计算，最后在每个采样周期内按照H桥子模块直流侧电容电压的高低对H桥子模块进行排序，选择同时满足基于等效电源模型的电流控制目标和H桥子模块直流电压均衡的开关状态，使低电压H桥子模块电容充电，高电压H桥子模块电容放电。本发明的控制方法实现了非平衡条件下星形链式STATCOM的控制，同时解决了模型预测控制每个采样周期所需评估的开关状态数量巨大、数字处理器运算负担沉重的问题。

技术领域

本发明属于柔性交流输电技术领域，特别涉及一种级联H桥型变流器应用于星形链式STATCOM的非平衡模型预测控制方法。

背景技术

随着以风电和光伏发电为主的新能源发电技术水平不断提高、发电成本不断下降、上下游产业更加成熟和应用方式更加灵活多样化，新能源发电将持续保持高速增长的态势，柔性交流输电技术对于更好的支撑电网和新能源发电建设具有重要的意义。基于级联H桥型变流器的链式STATCOM作为一种典型的柔性交流输电技术设备，通常使用传统的同步参考坐标系电流解耦控制方法，它存在控制结构复杂、参数设计困难和动态响应有待提高等问题。模型预测控制方法作为一种先进的非线性控制方法，非常适合应用于链式STATCOM，但同时也存在每个采样周期所需评估的开关状态数量巨大、数字处理器运算负担沉重的问题，此外，链式STATCOM也会时常工作于非平衡工况下，因此需要一种星形链式STATCOM的非平衡模型预测控制方法，来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种星形链式STATCOM的非平衡模型预测控制方法，该方法用于解决模型预测控制方法在应用于星形链式STATCOM的非平衡工况时，直流侧电容电压的均衡控制，同时解决每个采样周期所需评估的开关状态数量巨大、数字处理器运算负担沉重的问题。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种星形链式STATCOM的非平衡模型预测控制方法，该方法基于级联H桥拓扑的链式STATCOM，包括以下步骤：

1)在非平衡条件下，建立一个星形链式STATCOM的等效电源模型，并同时计算此模型中的零序电压，其作用在于调节三相链节之间的功率平衡；

2)在一个采样周期内，系统对三相负载电流、电网线电压、三相3N个H桥子模块直流侧电容电压以及三相STATCOM输出电流控制变量进行采样，同时，在d-q同步参考坐标系下进行指令电流计算，其包括系统所需要补偿的正序无功电流、负序电流和维持H桥子模块直流侧电容电压所需要的有功电流；

3)根据采样得到的H桥子模块直流侧电容电压大小，对每相中N个H桥子模块进行升序排序，根据STATCOM输出电流的方向，按照对低电压H桥子模块直流侧电容充电，高电压H桥子模块直流侧电容放电的原则，筛选出符合上述条件的每个H桥子模块的开关状态，并同时记录开关状态标志位；

4)根据上述筛选出的开关状态和系统离散时间预测模型，计算不同开关状态所对应的模型预测控制的价值函数，选择满足价值函数最小的开关状态，记录此开关状态的标志位，同时按照此标志位输出驱动脉冲。

本发明进一步的改进在于，该方法在一个采样周期内完成，在下一个采样周期依次重复所有步骤。

本发明进一步的改进在于，步骤3)中，通过排序方式筛选开关状态的具体方法如下：

假设j相链节第n个H桥模块的开关函数为：