風(fēng)電場環(huán)境下級(jí)聯(lián)statcom直流電容電壓平衡控制方法
【專利摘要】由于風(fēng)能具有隨機(jī)性和間歇性等特點(diǎn)，風(fēng)電場并網(wǎng)環(huán)境下的級(jí)聯(lián)STATCOM各模塊直流側(cè)電壓波動(dòng)更為明顯。本發(fā)明通過分析有功功率均等分配原理，基于其直流側(cè)電壓主要靠從系統(tǒng)中吸收一定的有功功率來支撐，提出有功功率均等分配來控制其各模塊直流側(cè)電壓的平衡，通過控制其交流側(cè)吸收的有功功率來控制其直流側(cè)電壓的大小。利用分層協(xié)調(diào)控制實(shí)現(xiàn)級(jí)聯(lián)STATCOM的有功無功調(diào)節(jié)，上層通過解耦實(shí)現(xiàn)總體控制，下層通過模塊控制器實(shí)現(xiàn)有功功率均等分配控制。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法可以有效地穩(wěn)定風(fēng)電場環(huán)境下級(jí)聯(lián)STATCOM直流側(cè)電壓，具有較高的工程實(shí)用價(jià)值。
【專利說明】風(fēng)電場環(huán)境下級(jí)聯(lián)STATCOM直流電容電壓平衡控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明旨在提供一種級(jí)聯(lián)STATCOM的直流側(cè)電容電壓平衡控制方法，特別適合應(yīng)用于風(fēng)電場這種電壓波動(dòng)較為劇烈的環(huán)境下，響應(yīng)速度快，平衡效果好。
【背景技術(shù)】
[0002]級(jí)聯(lián)STATCOM投入到風(fēng)電場中可以有效地穩(wěn)定風(fēng)電場并網(wǎng)電壓，提高風(fēng)電場低電壓穿越能力，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。2007年第22期的《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》中《用STATCOM提高風(fēng)電場暫態(tài)電壓穩(wěn)定性》一文介紹了應(yīng)用STATCOM技術(shù)可以改善風(fēng)電場的電能質(zhì)量和提高風(fēng)電場穩(wěn)定性。然而級(jí)聯(lián)STATCOM各逆變橋直流側(cè)電容相互獨(dú)立，其直流側(cè)電壓難以平衡，特別在電壓波動(dòng)比較劇烈的風(fēng)電場中，其直流側(cè)電壓的不平衡將更加嚴(yán)重，直接危及到裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行，故迫切需要對(duì)其直流側(cè)電壓進(jìn)行平衡控制。2003年第23期的《中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)》中《鏈?zhǔn)絊TATCOM的數(shù)學(xué)模型》一文指出逆變橋并聯(lián)損耗、開關(guān)損耗以及開關(guān)器件觸發(fā)脈沖的微小差異是造成穩(wěn)態(tài)電容電壓不平衡的主要原因。
[0003]目前，已有一些文獻(xiàn)針對(duì)級(jí)聯(lián)STATCOM的直流側(cè)電壓均衡提出了相應(yīng)的控制方法。2011年第26期的《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》中《鏈?zhǔn)絊TATCOM直流電容電壓分布式控制》一文利用分布式控制來均壓，該方法在閉環(huán)控制下耦合性低，便于鏈節(jié)擴(kuò)展。2004年第24期的《中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)》中《基于鏈?zhǔn)侥孀兤鞯摹?0 Mvar靜止同步補(bǔ)償器的直流電壓平衡控制》一文提出通過外部能量交換的直流電壓平衡控制方法，該方法可以簡化控制程序的算法，但需要額外的硬件電路和控制系統(tǒng)，無疑增加了系統(tǒng)的成本和復(fù)雜性。2004年第19期的《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》中《大容量鏈?zhǔn)絊TATCOM 150Hz優(yōu)化PWM控制策略的研究》一文通過選擇合適的冗余矢量均壓，將直流側(cè)電壓高(低)的開關(guān)狀態(tài)與直流側(cè)電壓降低(升高)的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行交換，改變電容的充放電時(shí)間，該方法易于實(shí)現(xiàn)，所需硬件資源少，但算法較為復(fù)雜。2009年第29期的《中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)》中《鏈?zhǔn)届o止同步補(bǔ)償器的直流電容電壓平衡控制》一文提出通過疊加一個(gè)與電流同相位或者反相位的有功電壓矢量來平衡直流側(cè)電壓，該方法在實(shí)用的同時(shí)又受到穩(wěn)定工作區(qū)域的限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本文基于以上研究，提出有功功率均等分配來控制級(jí)聯(lián)STATCOM直流側(cè)電容電壓平衡，特別適合在風(fēng)電場這種電壓波動(dòng)比較劇烈的場合。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法可以有效地穩(wěn)定風(fēng)電場中級(jí)聯(lián)STATCOM直流側(cè)電壓，響應(yīng)速度快，控制特性好，輸出電壓的諧波含量少，便于模塊化設(shè)計(jì)，具有較高的工程實(shí)用價(jià)值。
[0005]有功功率均等分配原理:由于流經(jīng)級(jí)聯(lián)STATCOM各模塊的電流為同一電流i，所以各模塊吸收的有功功率大小為:
【權(quán)利要求】
1.本發(fā)明主要提出有功功率均等分配來平衡級(jí)聯(lián)STATCOM直流電容電壓，具體原理和做法如下: 第一步，由于級(jí)聯(lián)STATCOM各逆變橋需要消耗一定的有功功率，而且這種損耗基本是固定的但是各橋卻不相同，故維持各模塊直流側(cè)電容電壓所需要的有功功率APi=P1-Psi(1=1, 2，…，N)，Pi為第i個(gè)模塊交流側(cè)吸收的有功功率，Psi為第i個(gè)逆變橋的有功損耗；第二步，為了保證各模塊直流側(cè)電容電壓的穩(wěn)定，需有各橋的APi都相等假定為ΛΡ，則各橋交流側(cè)吸收的有功功率Pi= △ P+Psi，故通過計(jì)算可以得到各橋交流側(cè)所需的有功電壓大小 Uedi (i=l,2, -,N)； 第三步，就單個(gè)模塊而言，通過比較其直流側(cè)電壓與給定值，可以得到其交流側(cè)實(shí)際的有功電壓大小udi (i=l,2,…，N)； 第四步，通過比較Uedi和Udi后得到各模塊交流側(cè)需要合成電壓的有功分量Au-(i=l,2,…，N)的大小，最后得出交流側(cè)需要合成的電壓Aucd (i=l,2,…，N)的大?。痪唧w控制框 圖如說明 書附圖1所示。
【文檔編號(hào)】H02J3/38GK103474984SQ201310079336
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年3月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月13日
【發(fā)明者】李圣清, 徐文祥, 栗偉周, 曾歡悅, 李永安 申請(qǐng)人:湖南工業(yè)大學(xué)