高频零序电压注入链式STATCOM电压波动抑制方法

摘要

一种高频零序电压注入链式STATCOM电压波动抑制方法，属于电力电子的无功补偿装置控制方法。该方法共有五个步骤，包括：1、电网电压矢量角的获取；实现电网电压、补偿电流以及主控制算法得到的调制信号等三种信号的同步旋转变换；2、补偿电流检测及坐标变换，计算得到三倍频零序电压相角；3、三倍频零序电压幅值的获取，计算得到三倍频零序电压幅值；4、三倍频零序电压相角的获取，将瞬时值与主控制算法得到的调制信号相加产生最终的调制信号；5、三倍频零序电压注入及PWM信号产生，产生三相PWM信号，完成对STATCOM电容电压波动的抑制。本发明实现STATCOM直流侧电容电压波动频率由二倍频转移到四倍频，波动幅值减半，稳定直流电压，增加电容寿命。

主权项

一种高频零序电压注入链式STATCOM电压波动抑制方法，其特征在于：该直流电压波动抑制方法共有五个步骤，包括：1、电网电压矢量角的获取；2、补偿电流检测及坐标变换；3、三倍频零序电压幅值的获取；4、三倍频零序电压相角的获取；5、三倍频零序电压注入及PWM信号产生；具体步骤如下：步骤一，所述的电网电压矢量角的获取的实现：步骤1.1采样三相电网电压(e_a、e_b、e_c)，变换到两相静止坐标系下得到e_α、e_β；步骤1.2将e_α、e_β和电网电压矢量角(θ)，送入两相旋转坐标变换，得到同步旋转坐标系下电网电压的两个直流分量(e_d、e_q)；步骤1.3将给定量与检测得到的电网电压分量e_q送入软件锁相环(6)，所述的给定量相减后通过PI调节器，再加上角速度314rad/s，通过一个积分器，得到电网电压矢量角(θ)；步骤二、所述的补偿电流检测及坐标变换的实现：步骤2.1采样三相补偿电流(i_cα、i_cβ、i_cc)；步骤2.2将三相补偿电流(i_cα、i_cβ、i_cc)和电网电压矢量角(θ)，送入两相旋转坐标变换，得到同步旋转坐标系下补偿电流的两个直流分量(i_cd、i_cq)；步骤三、所述的三倍频零序电压幅值的获取实现：步骤3.1将上级主控制算法得到的三相调制信号(u_ra、u_rb、u_rc)送入三倍频零序电压幅值获得单元，变换到两相静止坐标系下得到u_rα、u_rβ，再用电网电压矢量角(θ)进行两相旋转坐标变换，得到同步旋转坐标系下三相调制信号的两个直流分量(u_rd、u_rq)；步骤3.2将三相调制信号的两个直流分量(u_rd、u_rq)用式计算，得调制信号幅值(U_r)；步骤3.3采样STATCOM三相中各H桥模块直流侧电容电压(u_dcA1……u_dcAn)、(u_dcB1……u_dcBn)、(u_dcC1……u_dcCn)送入三倍频零序电压幅值获得单元，用式u_dcA＝u_dcA1+...+u_dcAn、u_dcB＝u_dcB1+...+u_dcBn、u_dcC＝u_dcC1+...+u_dcCn分别计算，得到三相直流侧总电容电压(u_dcA、u_dcB、u_dcC)；步骤3.4比较三相直流侧总电容电压(u_dcA、u_dcB、u_dcC)的大小，得到最小值(U_min)；步骤3.5将三相直流侧总电容电压中的最小值(U_min)减去调制信号幅值(U_r)，获得系统剩余调制能力(U_rem)；再将其与原调制信号幅值(U_r)比较，选取两者的最小值作为要注入的三倍频零序电压的幅值(U_z3)；步骤四，所述的三倍频零序电压相角的获取实现：步骤4.1将步骤二中得到的补偿电流的两个直流分量(i_cd、i_cq)送入三倍频零序电压相角获得单元(10)后，相除，所得的商再取反正切获得STATCOM补偿电流矢量相对电网电压矢量的初始相位角(γ)；步骤4.2将步骤三中得到的调制信号的两个直流分量(u_rd、u_rq)送入三倍频零序电压相角获得单元(10)后，相除，所得的商再取反正切以获得上级主控制算法的调制信号的矢量相对电网电压矢量的初始相位角步骤4.3将补偿电流矢量初相角(γ)乘以2，与调制信号矢量初相角相加，再加上3倍的电网电压矢量角(θ)，得到的和值减去π，从而获得需要注入的三倍频零序电压的相角(θ_z3)；步骤五，所述的三倍频零序电压注入及PWM信号产生的实现：步骤5.1将步骤四所获得的三倍频零序电压相角(θ_z3)送人三倍频零序电压注入单元(11)，再计算其余弦值，然后乘以步骤三获得的三倍频零序电压幅值(U_z3)，从而得到要注入的三倍频零序电压的瞬时值(u_z3)；步骤5.2将三倍频零序电压(u_z3)加上上级主控制算法获得的各相调制信号(u_ra、u_rb、u_rc)，得到链式星型STATCOM各相最终的调制信号步骤5.3将各相最终的调制信号送入载波移相PWM调制单元，产生的PWM信号控制链式星型STATCOM的功率器件开关，实现对链式星型STATCOM直流侧电容电压二倍频波动的抑制。