[发明专利]一种级联式STATCOM直流侧电容电压平衡控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及解决级联式静止同步补偿器STATCOM(Static Synchronous Compensator，简称STATCOM)直流侧电容电压平衡的控制问题，具体涉及一种级联式STATCOM直流侧电容电压平衡的控制方法。

背景技术

目前，STATCOM无功功率控制分为直接电流控制和间接电流控制两大类。直接电流控制，采用跟踪型PWM控制技术对电流波形的瞬时值进行反馈控制，直接控制指令电流的发生。间接电流控制，是通过控制STATCOM逆变器所产生交流电压基波的相位和幅值，来间接控制STATCOM的交流侧电流。由于直接电流控制法是对电流瞬时值的跟踪控制，在开关频率能满足要求的情况下，控制系统响应速度很快。而间接电流控制方法对开关频率的要求不是很高，常与多重化、多电平、PWM控制等技术相结合应用的大容量STATCOM，但响应时间较长。

级联H桥式多电平STATCOM是由多个电压型H桥逆变器级联而成，各级联逆变器单元的直流侧由电容器提供电压支撑。由于各直流侧电容器相对独立，如果各单元输出功率不均衡或者各单元的损耗和参数存在差异，就会造成各单元直流侧电容电压的不平衡，从而引起STATCOM控制性能下降，甚至导致直流侧电容过电压，威胁装置安全运行。

在采用移相载波PWM方式的级联式多电平STATCOM中，直流侧电容电压的平衡控制策略主要包括采用附加硬件电路和不采用附加硬件电路控制两大类。

采用附加硬件电路的方法有：通过在直流侧电容器并联一个可调电阻来调节装置的等效损耗、基于交流母线能量交换方法和采用直流母线能量交换方法等。附加的硬件电路增加了STATCOM电路拓扑结构的复杂性，提高了控制难度，降低了装置的可靠性，增加了装置额外损耗和成本。

不采用附加硬件电路控制直流侧电容电压平衡的策略主要有：基于功率信号的直流侧电容电压单独控制策略、直流电容电压分层控制策略以及采用分相瞬时电流跟踪的方法控制电容电压平衡，参考文献[1]-[4]。

[1]J.A.Barrena，L.Marroyo，M.A.Rodriguez，et al.DC Voltage Balancing for PWMCascaded H-Bridge Converter Based STATCOM.IEEE IECON，Nov.7-10，2006，Paris，France：1840-1845.

[2]J.A.Barrena，L.Marroyo，M.A.Rodriguez.Individual Voltage Balancing Strategy for PWM Cascaded H-Bridge Converter-Based STATCOM.IEEE Transactions on Industrial Electronics，2008，55(1)：21-29.

[3]赵瑞斌，邱宇峰，荆平.一种级联STATCOM的直流侧电压控制方法.电力电子，2009(4)：18-22.

[4]LIU Zhao，SHI Yan-jun，DUAN Shan-xu，et al.The Research of DC Capacitance Voltage Balancing Strategy Based on Cascade STATCOM Using Individual Phase Instantaneous Current Tracking.IEEE 6^th International Power Electronics and Motion Control Conference-ECCE Asia.May 17-20，2009，Wuhan，China：1136-1140.

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种综合电流控制方法，用于级联式多电平STATCOM直流侧电容电压平衡控制。该方法不仅保证了直流电容电压在各H桥间的平衡，提高了控制环节的响应速度、优化了系统性能，也无需附加硬件电路，不会增加静止同步补偿器STATCOM装置的硬件成本。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种级联式STATCOM直流侧电容电压平衡控制方法，其改进之处在于，所述控制方法包括直接电流控制和间接电流控制相结合；

所述方法包括下述步骤：

A、生成有功电流参考值；

B、选择特殊桥；

C、生成STATCOM输出电流参考值；

D、特殊桥间接电流控制；