[发明专利]一种星形链式高压STATCOM低电压穿越控制方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种星形链式高压STATCOM低电压穿越控制方法与装置。

背景技术

随着新能源的大规模集中及分散式接入电网，电力系统输配电网络结构也随之改变。传统的强交流互联，转换为交流超高压电网为主，三纵三横直流远距离互联。由于距离因素和电机类负荷量大，需要消耗大量的无功功率。另一方面，电力系统对电能质量特别是无功的要求越来越高。静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator，STATCOM具有响应速度快、体积小、功率调节范围宽、不易引起谐振等优点，被认为是目前最先进的无功补偿装置，大容量STATCOM的使用有利于提高输电能力并增强系统稳定性。

高压STATCOM的星形拓扑结构(如图1)在35kV及其以下电压等级应用广泛，其优点为：星形拓扑下换流链仅承受相电压，相对耐压较低，绝缘要求小，小容量情况下容易对IGBT进行器件选型，具有成本低、体积小等优点。

电力系统会由于短路或者投切负荷、雷击等产生电压的暂态上升或者暂态下降。其中，暂态下降又被称为跌落在系统中较为常见。跌落的类型主要有三相跌落、两相跌落和单相跌落等。

三相跌落是指电力系统三相电压都发生了跌落，产生了幅值和相位的差异。两相跌落是指由于两相之间发生短路或者其他故障，两相电压发生了幅值和相位的差异。单相跌落是指仅有一相电压的幅值和相位发生改变。

如果高压STATCOM没有相应的低电压穿越功能，则在发生跌落的时候，会产生暂态故障，主要是指：装置过流以及三相换流链直流母线电压不均甚至过压故障。

装置过流产生的原因是，由于未加入低电压穿越控制功能，电力电子装置的调制度不能够迅速改变，那么STATCOM的电抗器会产生较大的电压差，从而形成瞬态过电流，引起装置故障。

装置产生直流母线不均的原因是，如果不加入低电压穿越控制，跌落一相的换流链电压必然会发生降低，这样三相会发生不对称，瞬态可能造成某些链节电压抬升，引起过压故障。

该方法解决了在电网电压波动率较高的条件下，正常投运高压STATCOM的电网适应性问题。经试验证明，该方法能够有效的在0.2p.u.到0.4p.u.跌落情况下实现高压STATCOM的正常运行，并且在电网电压恢复正常时，能够快速恢复。该方法实现简单，控制性能良好，具有较强的工程应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种星形链式高压STATCOM低电压穿越控制方法与装置，用以解决现有技术对电网电压快速跟随的问题。

为实现上述目的，本发明的方案包括：

一种星形链式高压STATCOM低电压穿越控制方法，包括如下步骤：

1)，比较直流电压给定值(u^*_dc)与三相直流电压平均值(u_{dc_av})，通过PI调节输出d轴正序直流电流给定值d轴正序直流电流给定值与d轴正序直流电流反馈值(i_d+)相比较，通过PI调节输出d轴正序直流电压给定值(u'_d+)，d轴正序直流电压给定值(u'_d+)与带前馈系数的d轴正序电网电压(K·u_gd+)相比较，输出d轴正序直流电压信号(u_d+)；

2)，q轴正序直流电流给定值与q轴正序直流电流反馈值(i_q+)相比较，通过PI调节输出q轴正序直流电压给定值(u'_q+)，q轴正序直流电压给定值(u'_q+)与带前馈系数的q轴正序电网电压(K·u_gq+)相比较，输出q轴正序直流电压信号(u_q+)；

3)d轴负序直流电流给定值与d轴负序直流电流反馈值(i_d-)相比较，通过PI调节输出d轴负序直流电压给定值(u'_d-)，d轴负序直流电压给定值(u'_d-)与带前馈系数的d轴负序电网电压(K·u_gd-)相比较，输出d轴负序直流电压信号(u_d-)；