[发明专利]电网电压不平衡下级联STATCOM改进正负序双环控制策略

说明书

电网系统中时常会存在三相电压不平衡问题，此时正、负序电压、电流的交叉会造成装置三相功率不平衡，导致直流侧电压不平衡产生，影响装置安全运行。因此设计一种电网电压不平衡下级联STATCOM改进正负序双环控制策略，使装置不仅能可靠的补偿系统无功及负序电流，还能保证装置自身的安全运行。通过对正负序分量的独立控制，在实现对系统无功及负序电流的补偿的同时，实现装置全局电压的稳定；通过注入零序电压的方法可以均衡装置直流侧各相之间的功率分配，达到均衡直流侧相间电压的目的。仿真结果验证了本发明所提方可以有效均衡级联STATCOM直流侧相间电压，补偿系统无功及负序分量，降低系统不平衡度。

技术领域

本发明涉及一种控制策略，更具体地，涉及一种电网电压不平衡下级联STATCOM改进正负序双环控制策略。

背景技术

级联静止同步补偿器(static synchronous compensator，STATCOM)作为柔性交流技术的核心装置，能够动态、快速、大范围地调节无功，在提高系统静态、暂态稳定性，改善系统电能质量等方面起到了重要作用，从而受到广泛关注。由于不对称故障的发生及负载不对称的情况时常存在，电网中普遍存在三相电压不平衡问题。不平衡电压会在各链节H桥直流侧电容两端产生2倍频电压波动，且三相换流链会流过较大的负序电流，影响装置安全运行，因此级联STATCOM的控制策略必须考虑三相不平衡因素。不少专家及学者针对上述问题提出了相应的控制方法。2014年第29期的《电工技术学报》中《电网电压不平衡对STATCOM的影响及抑制》一文在传统正、负序双环控制方法的基础上，对开关函数进行了改进，不仅降低了装置输出的谐波分量，还抑制了负序电流对装置带来的过电流威胁。2014年第38期的《电网技术》中《一种改进的电网电压不平衡环境下链式STATCOM控制策略》一文一方面通过正、负序双环控制补偿系统的无功及负序分量，降低了电网的不平衡度，抑制了装置的过电流，另一方面通过调节装置输出负序电流的幅值与相位，改变直流侧相间功率分配，平衡了直流侧电压。2015年第49期的《电力电子技术》中《非理想条件D-STATCOM预测直接功率控制研究》一文在功率预测控制方法的基础上，提出通过控制正序功率达到调节补偿电流幅值与相位的效果，不仅降低了谐波分量的比重，还抑制了负序电流对装置过流的威胁。2017年第41期的《电力系统自动化》中《角形级联型STATCOM不平衡工况下的无功功率控制策略》一文对正序及负序无功功率指令进行了推导，通过调节两种指令值的比例，调节装置所输出无功的大小，对系统进行补偿。2012年第32期的《中国电机工程学报》中《H桥级联多电平变流器的直流母线电压平衡控制策略》一文对叠加零序电压、负序电流及负序电压的功率再分配方式进行了讨论，并提出一种基于正负序电流分离解耦控制的通用三级直流母线电压均衡控制方法，很好的解决了直流侧电压的稳态及动态平衡问题。

发明内容

本发明针对级联STATCOM工作在电网电压不平衡的情况，提出一种改进的正负序双环控制策略，通过对正负序电压、电流双环控制，补偿负载的负序电流，并通过注入零序电压均衡直流侧相间电压，降低电网不平衡度，维持装置整体直流侧电压平衡。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种电网电压不平衡下级联STATCOM改进正负序双环控制策略，包括以下步骤：

S1、将直流侧各相每周期从电网所吸收的功率分成两部分，令：

p_i＝p+Δp_i,i＝a,b,c

其中，

其中，U⁺、U^-分别为电网正序、负序电压的幅值，为负序电压初相位，I⁺、I^-分别为装置输出正序、负序电流的幅值，α、β分别为正、负序电流的初相位。