[发明专利]一种高补偿精度的电力系统配电网静止同步补偿器控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可大幅度减少配电网无功功率和谐波补偿滞后量的静止同步补偿器控制方法，属于控制技术领域。 

背景技术

随着科技的飞速发展，电力电子装置在各个领域中的应用日益广泛，给电网带来了严重的谐波污染和动态无功功率。这些负荷的无功功率如果不能得到及时补偿，将会造成配电网电压波动，严重恶化供电质量。配电网静止同步补偿器（D-STATCOM）凭借其优良的性能逐渐成为现阶段配电网无功补偿和电能质量控制装置的首选设备。

D-STATCOM由主电路部分和控制部分构成（参看图1），其中，主电路部分包括由八个IGBT全控元件                                                ～组成的四桥臂自换相桥式电路、滤波电抗器和直流侧电容器；控制部分由PLL锁相环部分、AD采样部分、DSP数字处理器、DA输出部分和滞环比较部分构成。

D-STATCOM的自换相桥式电路通过滤波电抗器并联在配电网上，其工作原理是通过适当地调节桥式电路交流侧输出电流，使该电路向配电网用户侧提供所需的谐波电流和无功电流，达到对配电网进行谐波抑制和无功补偿的目的。其控制原理是，PLL锁相环对配电网A相电压进行处理，提取A相电压的相位信息输入到DSP数字处理器，之后AD采样部分对配电网系统侧电流采样，采样得到的系统电流送入到DSP数字处理器，由DSP数字处理器计算得出指令电流并通过DA输出部分将指令电流送至滞环比较部分，进而得到驱动信号，最后将驱动信号输出至主电路四桥臂电路触发元件～的驱动端进行控制。

目前，D-STATCOM普遍采用数字控制方式，但是数字控制有其固有缺点，就是存在滞后。传统D-STATCOM的控制策略是利用本次采样周期的数据计算得到本次采样周期的基波正序有功电流，之后用本次采样周期的系统电流减去这个基波正序有功电流得到指令电流进行DA输出控制。由于滞后延时的存在，其控制效果是本次采样周期的指令值在下一采样周期才会起作用，这样从AD采样至DA输出滞后至少一个采样周期的时间。滞后时间长不仅导致D-STATCOM无功补偿不彻底，严重时还会对某高次谐波的补偿产生正反馈，不但不能补偿该次谐波，还会增强谐波。因此，如何减少D-STATCOM的补偿滞后量，是提高D-STATCOM补偿性能的关键问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种高补偿精度的电力系统配电网静止同步补偿器控制方法，以提高无功和谐波补偿精度，保证供电质量。

本发明所述问题是以下述技术方案实现的：

一种高补偿精度的电力系统配电网静止同步补偿器控制方法，它利用本次采样周期的三相电流数据和移相后的同步坐标变换矩阵计算得到下一采样周期的基波正序有功电流，再用下一采样周期的三相电流数据直接减去这个基波正序有功电流，得到下一采样周期的三相指令电流，然后利用该指令电流控制静止同步补偿器桥式电路交流侧的输出电流，所述方法的具体处理步骤如下：

a．设本次采样周期的系统三相电流、、分别为：

；

式中：为n次谐波电流正序分量有效值，为n次谐波电流负序分量有效值，为n次谐波电流零序分量有效值，n为谐波次数，为电网角频率，为n次谐波电流正序分量初始相角，为n次谐波电流负序分量初始相角，为n次谐波电流零序分量初始相角，t为时间，

利用三相至两相变换矩阵

，

将、、变换为α-β坐标下的本次采样周期的电流分量、：

；

b.利用PLL锁相环对配电网A相电压进行处理，得出反映A相电压相位信息的正余弦值，进而构造出同步坐标变换矩阵：

，

利用将、变换为三相电路瞬时有功电流和瞬时无功电流：

，

对在一个工频周期T内进行积分，得到三相电路的基波正序有功电流：

；

c. 将进行同步坐标变换，赋予相应的相位量，得到下一采样周期的基波正序有功电流：

对同步坐标变换矩阵进行移相后得到：

，

为一个采样周期与AD和DA转换时间之和，

用将、0变换为α-β坐标中的下一次采样周期的电流分量、，得式：

，

利用两相至三相变换矩阵

，

将、变换至三相abc坐标系，得下一采样周期的基波正序有功电流、、：

；