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链式星形STATCOM补偿不平衡负载的控制策略

发布时间：2016-12-17 15:17

本文关键词：链式星形STATCOM补偿不平衡负载的控制，由笔耕文化传播整理发布。

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链式星形STATCOM补偿不平衡负载的控制策略

提出的零序电压计算方法,无需对参考电流锁相,参考电流提取完毕后,即可计算出零序电压。给出基于经典控制理论在静止坐标系下的参考电流跟踪控制策略。最后,仿真与实验结果验证了所提出方法的正确性。

第27期王松等：链式星形STATCOM补偿不平衡负载的控制策略 21

的STATCOM的控制算法并不适用于链式STATCOM。另一方面，星形结构的链式STATCOM受限于三相输出电流之和为零的约束条件，其研究多限于补偿平衡负载的工况[8,11-12]。

针对不平衡负载补偿工况，文献[9]提出了分相瞬时电流控制策略，但是其仅适用于三角形结构的链式STATCOM，并不能用在星形结构的链式

STATCOM补偿不平衡负载工况。文献[12]提出了在同步旋转坐标系下进行电流跟踪控制，但是该方法并不适于补偿不平衡负载工况。因为链式

STATCOM输出电流包含负序分量，即使增加负序电流控制环节，由于现有的通过滤波器进行序分量提取的方法会不可避免地引入时间滞后，该时间滞后将会导致反馈控制系统失控。文献[14]通过引入

D/Y1型变压器，，使得星形结构的链式STATCOM具有补偿不平衡负载的能力，但是正是由于变压器的引入，使其工程应用价值受限。文献[13]根据星形结构的链式STATCOM的换流链的连接点电位可浮动变化的特点，提出了基于零序电压叠加的控制算法，并给出了补偿不平衡负载的工作范围，取得了较好的补偿不平衡负载的效果。但是该零序电压计算方法较复杂，并且采用的无差拍控制策略需要知道主电路无源器件的准确参数及建立精确的数学模型。

本文在文献[12-14]的基础上，通过分析星形结构的链式STATCOM的数学模型，推导出其在补偿不平衡负载工况下，需要叠加的零序电压的计算公式，该公式更为简洁且物理意义清晰。改进基于瞬时功率理论的参考电流的提取方法，并给出基于经典控制理论的在静止坐标系下的不平衡电流的跟踪控制策略。通过仿真与实验验证本文所提出方法的正确性。

1 零序电压计算

1.1 链式星形STATCOM拓扑结构

图1为链式星形STATCOM的主电路拓扑，每相由n个H桥单元组成，A、B、C 3点为STATCOM与电网的公共连接点，其中：usi为电网电压，i a,b,c；ifi为STATCOM输出电流；ili为负载电流；L为输入滤波电感；R为等效损耗电阻；C为直流母线电容；O为电网相电压的中性点；N为STATCOM换流链的连接点；uDN、uEN、uFN分别为级联H桥的三相输出电压；uAN、uBN、uCN分别为STATCOM每一相的相电压。

1.2 简化的链式STATCOM数学模型

链式STATCOM的总损耗一般要求在2%以内[15]，因此在以下分析时，忽略图1中电阻R，并且只考虑各物理量的基波成分。同时，根据链式

STATCOM的特点，即每一相的输出电流与端电压必须正交，因此将一相的换流链与电感用一个等效电纳Bi (i=a,b,c)代替，则链式STATCOM可简化为图2所示的等效模型。

链式星形STATCOM补偿不平衡负载的控制策略

图1 链式星形STATCOM拓扑结构 Fig. 1 Topology of cascade circuit STATCOM of

star configuration

图2 链式STATCOM简化模型

Fig. 2 Simplified model of cascade circuit STATCOM

1.3 基于对称分量法的零序电压计算

假设电网电压是平衡的，可用相量表示为

U AO U U 2 (1) BO aU U CO aU 式中a ej120 1/2 。

根据基尔霍夫电压定律，STATCOM的输出电流为

I a jBa(U AO U ON) jBa(U U ON) I b jB U ) jB(a2U U ) (2) b(UBOONbON I c jBc(U CO U ON) jBc(aU U ON)

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