基于模糊控制的鏈?zhǔn)絪tatcom直流側(cè)電容均壓方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于供配電控制技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)及基于模糊控制的鏈?zhǔn)絊TATCOM直流側(cè)電容 均壓方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著國家經(jīng)濟和工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，電力用戶對電能質(zhì)量的要求越來越高，因此，實 時快速的無功功率補償變得愈發(fā)重要。與傳統(tǒng)的W晶閩管為主的無功補償（SVC)裝置相 比，采用全控型器件的無功補償（STATCOM)裝置調(diào)節(jié)速度更快，運行范圍更廣，且STATCOM 所采用的電抗器和電容比SVC所采用的器件小很多，該將大大地縮小裝置體積和成本。采 用鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的STATCOM具有結(jié)構(gòu)簡單、諧波特性好、易于模塊化實現(xiàn)等優(yōu)點，在無功補償領(lǐng) 域得到了廣泛的關(guān)注。
[000引鏈?zhǔn)絊TATCOM由兩個或者多個單相全橋電路（即H橋）級聯(lián)而成，每個H橋直流側(cè) 接入一定容量的電容或者直流電源，總輸出電壓為多個級聯(lián)模塊單元輸出電壓的疊加。與 飛跨電容器和二極管錯位型逆變器相比，級聯(lián)型結(jié)構(gòu)避免了錯位器件的限制，主電路簡單， 易于實現(xiàn)多電平；與變壓器多重化結(jié)構(gòu)相比，鏈?zhǔn)絊TATCOM省去了大量變壓器，不用考慮變 壓器的非線性問題，且有效降低了占地面積和成本。因此，級聯(lián)型拓?fù)涞哪K化結(jié)構(gòu)使鏈?zhǔn)?STATCOM易于實現(xiàn)冗余，大大提高了裝置的可靠性。
[0004] 直流側(cè)電容電壓的平衡控制直接影響鏈?zhǔn)絊TATCOM的補償效果。理想情況下，由 于每個H橋模塊的結(jié)構(gòu)、參數(shù)和觸發(fā)方式完全相同，故不存在直流側(cè)電容電壓的不平衡問 題。然而在實際工作中，觸發(fā)脈沖的延時、器件損耗差異等都會致使電容電壓出現(xiàn)某種程度 的不均衡現(xiàn)象，如果不加W控制，會進一步加劇各H橋的直流電容電壓偏差，嚴(yán)重影響系統(tǒng) 控制效果。目前，調(diào)節(jié)電容電壓的方法主要包括W下幾種：
[0005] 1)在直流側(cè)電容兩端并聯(lián)可調(diào)電阻，利用控制開關(guān)來調(diào)節(jié)電阻切入的時間，控制 各H橋的有功損耗，從而調(diào)節(jié)直流側(cè)電容電壓。該種方法實現(xiàn)簡單，但會增加裝置的損耗和 成本。
[0006] 2)調(diào)節(jié)各個鏈節(jié)輸出電壓的相角，即通過調(diào)節(jié)各個H橋的內(nèi)部參數(shù)來調(diào)整S角載 波的相位，進而調(diào)節(jié)各H橋自身能量的平衡。然而系統(tǒng)中相角的調(diào)節(jié)范圍一般都很小，因 此，該方法具有一定的局限性。
[0007] 3)外部能量交換法，即各個H橋直流側(cè)通過輔助逆變器和變壓器等方法與交流 母線連接，通過控制輔助逆變器實現(xiàn)各個H橋與交流母線之間的能量交換。該方法思路 簡單直觀，但是每個H橋都需要配備變壓器和輔助逆變器，增加了系統(tǒng)的成本和占地面 積。為了在不增加系統(tǒng)成本的基礎(chǔ)上，平衡鏈?zhǔn)絊TATCOM各H橋的直流電容電壓，現(xiàn)有方 法多在控制系統(tǒng)中開展相關(guān)研究。申請?zhí)枺?01210425347. 1，公開號；102931666,公開日； 2013. 02. 13,發(fā)明名稱為《一種鏈?zhǔn)届o止同步補償器直流電容電壓平衡控制方法》的專利， 采用脈沖循環(huán)排序的方法，在每個工頻周期，根據(jù)電容電壓的大小完成不同寬度脈沖的分 配。該類方法無需增加硬件投入，原理簡單，但控制時間相對較長，在短時間內(nèi)的控制效 果車交差。文獻(xiàn)（IndividualVoltageBalancingStrategyforPWMCascadedH-bridge Converter-BasedSTATC0M[J].IEEETransactionsonIndustrialElectronics，2008， 55(1) ;21-29.)在d-q坐標(biāo)系下完成有功功率、無功功率的解禪，對各H橋輸出的電容電壓 單獨進行閉環(huán)控制，從而達(dá)到了平衡直流側(cè)電容電壓的目的。但該種方法的運算量很大，對 控制器的處理速度提出了更高的要求。
[000引綜上所述，利用鏈?zhǔn)絊TATC0M控制系統(tǒng)來平衡直流電容電壓能夠有效降低系統(tǒng)成 本和體積，但是現(xiàn)有直流電壓平衡控制方式多存在控制效果不理想或控制過程復(fù)雜等問 題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的在于提供了基于模糊控制的鏈?zhǔn)絊TATC0M直流側(cè)電容均壓方法，該 直流側(cè)電容均壓方法響應(yīng)速度快。
[0010] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，基于模糊控制的鏈?zhǔn)絊TATC0M直流側(cè)電容均壓方 法，采用包含鏈?zhǔn)絊TATC0M主電路及其控制電路的S相供電線路，其特征在于；S相供電線 路通過隔離變壓器和電抗器接全控電力電子器件構(gòu)成的鏈?zhǔn)絊TATC0M的主電路輸入端，鏈 式STATC0M主電路的S相輸出端通過電抗器連接在一起；
[0011] 鏈?zhǔn)絊TATC0M控制電路包括系統(tǒng)側(cè)和裝置側(cè)，系統(tǒng)側(cè)包括AD采樣調(diào)理電路，AD采 樣調(diào)理電路將電壓互感器、電流互感器和N路直流電壓霍爾傳感器傳輸過來的電壓/電流 信息送入系統(tǒng)級主控CPU,電壓互感器的輸出端接過零檢測電路的輸入端，系統(tǒng)級主控CPU 的輸入端分別接過零檢測電路和AD采樣調(diào)理電路的對應(yīng)輸出端，系統(tǒng)級主控CPU將生成的 基準(zhǔn)調(diào)制波信號送入裝置級CPU;
[0012] 裝置側(cè)包括裝置級CPU,裝置級CPU根據(jù)系統(tǒng)級主控CPU的輸入信息生成PWM脈 沖信號，通過驅(qū)動電路接鏈?zhǔn)絊TATC0M中各H橋單元中對應(yīng)全控電力電子器件IGBT的受控 端；
[0013] 系統(tǒng)級主控CPU里面包括電壓控制器、電流控制器；
[0014] 裝置級CPU包括模糊控制器；
[0015] 一種基于模糊控制的鏈?zhǔn)絊TATC0M直流側(cè)電容均壓方法具體按W下步驟實施；
[0016] 第一步、系統(tǒng)級主控CPU利用過零檢測電路獲得相應(yīng)的電壓過零點，校正后獲得 實際系統(tǒng)側(cè)電壓過零點；系統(tǒng)級主控CPU根據(jù)AD采樣調(diào)理電路送來的實時數(shù)據(jù)信號，求得 鏈?zhǔn)絊TATC0M主電路的S相基準(zhǔn)調(diào)制信號；
[0017] 第二步、裝置級CPU利用從系統(tǒng)級主控CPU獲得各H橋直流側(cè)電容電壓的實時信 息，與平均電壓信息做比較后，送入模糊控制器；模糊控制器根據(jù)所設(shè)定的模糊控制規(guī)則， 去模糊化之后得S相附加調(diào)制信號；
[001引第S步、將基準(zhǔn)調(diào)制信號和附加調(diào)制信號相加后得到調(diào)制信號，根據(jù)調(diào)制信號和 裝置級CPU中的PWM模塊生成相應(yīng)的觸發(fā)脈沖，觸發(fā)脈沖通過驅(qū)動電路輸出給對應(yīng)的H橋， 用W控制相應(yīng)開關(guān)器件IGBT的通斷，從而完成基于模糊控制的鏈?zhǔn)絊TATC0M直流側(cè)電容均 壓。
[0019] 本發(fā)明的特點還在于，
[0020] 第一步具體按W下步驟實施；
[0021] 1)系統(tǒng)級主控CPU根據(jù)電壓互感器和電流互感器實時采集的=相供電線路中交 流側(cè)輸出電壓和電流，計算鏈?zhǔn)絊TATCOM控制電路中系統(tǒng)側(cè)的無功電流分量，W無功電流 分量作為鏈?zhǔn)絊TATCOM控制電路中系統(tǒng)側(cè)的無功電流給定值，即鏈?zhǔn)絊TATCOM控制電路中 系統(tǒng)側(cè)需要補償?shù)臒o功電流；
[0022] 2)系統(tǒng)級主控CPU將N路直流電壓霍爾傳感器采集到的N個H橋直流電容電壓求 平均值：
之后將其與直流電容電壓給定值的差值送入電壓調(diào)節(jié)器，即可獲得鏈 式STATCOM控制電路中系統(tǒng)側(cè)所需要的有功電流給定值，即維持直流電容電壓穩(wěn)定所需要 的系統(tǒng)有功電流；并根據(jù)鏈?zhǔn)絊TATCOM主電路側(cè)采集的電流信息獲得鏈?zhǔn)絊TATCOM主電路 實際吸收的無功電流和有功電流；
[0023] 3)將上述有功電流給定值和無功電流給定值分別與STATCOM主電路實際吸收的 無功電流和有功電流的偏差送入電流控制器，由此獲得STATCOM主電路的S相基準(zhǔn)調(diào)制信 號Uca、Ucb和UCC。
[0024] 第二步具體按W下步驟實施；
[0025] 1)分別求取S相H橋直流側(cè)電容電壓的平均值

并將其作為各相的給定值，分別將該給定值和各相內(nèi)第i(1《i《腳個H橋模 塊的直流電容電壓作差后獲得直流電容電壓偏差信息AUd。,，并將其送入模糊控制器；
[0026] 其