[发明专利]基于改进瞬时无功功率的STATCOM控制系统及方法

权利要求书

1.一种基于改进瞬时无功功率的STATCOM控制系统，其特征在于它包括采集电路、控制电路、驱动电路、主电路和保护电路；其中，所述采集电路的输入端连接外部电网中的电压互感器，其输出端连接控制电路的输入端；所述控制电路的输出端连接驱动电路上的输入端；所述驱动电路的输出端连接主电路的输入端；所述主电路的输出端输出补偿电流信号反馈给电网；所述保护电路输入端连接直流母线电流互感器，其输出端连接控制电路的输入端。

2.根据权利要求1所述一种基于改进瞬时无功功率的STATCOM控制系统，其特征在于所述采集电路由电压互感器、二极管D11、二极管D12、电容C11、电阻R11、放大电路OP07、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、二极管D21、二极管D22组成；将采集的信号处理后送入控制电路模数转换模块端口，其连接为常规连接。

3.根据权利要求2所述一种基于改进瞬时无功功率的STATCOM控制系统，其特征在于所述电压互感器采用TA10104—2K卧式穿芯微型精密交流电压互感器。

4.根据权利要求1所述一种基于改进瞬时无功功率的STATCOM控制系统，其特征在于所述控制电路由模数转换模块、DSP芯片、数据存储模块组成；所述数模装换模块输入端与采集电路输出端连接，其输出端与DSP芯片输入端呈双向连接；所述DSP输入端同时与保护电路输出端相连接，其输出端与驱动电路输入端连接，同时与数据存储模块呈双向连接。

5.根据权利要求4所述一种基于改进瞬时无功功率的STATCOM控制系统，其特征在于所述模数转换模块采用TI公司的ADC转换芯片ADS8364；所述DSP芯片采用TMS320F2812PDSP芯片，它具有18K*16bit的片上RAM，128K片内FLASH，128K板上存储器，与上位机通过RS232接口通信。

6.根据权利要求1所述一种基于改进瞬时无功功率的STATCOM控制系统，其特征在于所述驱动电路由驱动芯片、电阻R31、电阻R32、电阻R33、电阻R34、电阻R35、电阻R36、电容C31、电容C32、二极管D31、稳压管DW1、稳压管DW2组成；将驱动信号输入主电路触发IGBT；所述驱动芯片采用富士公司生产的混合IC驱动器EXB841。

7.根据权利要求1所述一种基于改进瞬时无功功率的STATCOM控制系统，其特征在于所述主电路由三相逆变桥式电路和电容C构成；所述每个桥臂均有一个IGBT开关管和一个二极管反并联而成，每个桥臂的一端分别连接电网的三相线路，另一端连接电容C；所述每个IGBT开关管的门极接受驱动电路发出的驱动信号；所述IGBT采用EUPEC公司生产的IGBT模块，型号为BSM50GB120DN。

8.根据权利要求1所述一种基于改进瞬时无功功率的STATCOM控制系统，其特征在于所述保护电路由电流传感器、LM311比较器、电阻R41、电阻R42电阻R43、电阻R44、电容C41、电容C42组成。检测逆变桥输入直流母线上的电流，输出信号送入控制电路DSP的INT中断口；所述电流传感器采用日本HINooE公司生产的直测式霍尔效应电流传感器HAPS一200/4。

9.一种基于改进瞬时无功功率的STATCOM检测与控制系统及方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）将采集电路检测得到的电压信号输入控制电路的模数转换模块进行转换。

（2）将模数转换模块输出的数字信号输入控制电路的DSP芯片。

（3）DSP芯片利用得到的数字信号进行无功电流的计算，调节后得到所需补偿量的大小，然后将补偿量转化为调制信号，再计算SPWM脉冲发出响应的SPWM脉冲，送入驱动电路。

（4）驱动电路发出信号控制主电路中6个IGBT开关器件的通断。

（5）主电路中的各桥臂根据接收到的信号决定各桥臂的通断以产生期望补偿的无功电流。

10.根据权利要求9所述一种基于改进瞬时无功功率的STATCOM检测与控制系统及方法，其特征在于所述步骤（3）中的无功电流检测计算由以下步骤构成：

①将采集电路得到的电压信号通过控制电路的DSP芯片进行坐标变换；

②经过坐标变化的信号在DSP芯片中进行数字低通滤波得到其直流分量，直流分量通过DSP芯片实时计算得到电压基波正序分量的初相角θ；

θ=tg-1[ed--eq-](ed-≥0)π+tg-1[ed--eq-](ed-<0)]]>

③DSP芯片对采集电路中得到的电压信号进行移相，其中移相是将图(4)中的正弦信号sin/cos，进行相位修正，修正角为θ，移相后的电压信号相位为sin(ωt+θ)和cos(ωt+θ)。

④依据步骤③中得到的移相后的电网电压信号，在DSP芯片中依据坐标变换公式T对电网电流信号进行坐标变换，同时经过坐标变化的信号继续在DSP芯片中进行数字低通滤波得到其直流分量，再经过坐标反变换公式T^-1得到无功电流的指令信号。

其中，

T=23gsin(ωt+θ)sin(ωt-2π3+θ)sin(ωt+2π3+θ)-cos(ωt+θ)-cos(ωt-2π3+θ)-cos(ωt+2π3+θ)]]>

T-1=23gsin(ωt+θ)-cos(ωt+θ)sin(ωt-2π3+θ)-cos(ωt-2π3+θ)sin(ωt+2π3+θ)-cos(ωt+2π3+θ).]]>