[发明专利]一种级联型星形连接STATCOM直流母线相间均压控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电网无功补偿领域，尤其涉及一种级联型星形连接STATCOM直流母线相间均压控制方法。

背景技术

随着国民经济的不断发展，工农业生产生活对电能的质量和可靠性的要求越来越高。而电力系统中各种冲击性无功负荷(如异步电机、电弧炉、轧钢机等)会引起电网电压波动，闪变和功率因数降低，为了改善电压质量，无功功率补偿技术被广泛使用。静止同步补偿器(STATCOM)作为新一代的无功补偿装置，因其调节速度快、体积小、成本低的优势越来越受到广泛关注。

受到电力电子器件应力的限制，高压大容量STATCOM一般采用变压器多重化和多电平两种技术，多电平技术具有成本低、体积小等优点，成为高压大容量的首要选择，被广泛应用。级联H桥多电平结构，除了输出电压谐波小，开关频率低，电磁干扰小等优点外，还具有结构简单、器件少、模块化等优点成为近年来的研究热点。级联STATCOM直流侧电容相互独立，在理想情况下，直流侧不存在有功功率消耗，故三相之间直流电压能保持均衡。但是实际上三相之间的损耗差异与电网电压不平衡，造成三相功率流不均衡，进一步造成三相直流电压不均衡，从而导致电容或开关器件存在过压损坏的风险，影响了设备的安全运行。

针对级联型星形连接STATCOM三相之间直流母线电压均衡控制，已有一些文献提出了解决方案。Akagi，Hirofumi等人在“Control and performance of a transformerless cascade PWM STATCOM with star configuration.″Industry Applications，IEEE Transactions on 43.4(2007)：1041-1049.”中提出一种有功电流调节的均压方案，该方法采用比例调节器，稳态情况下三相直流电压存在稳态误差，在电网电压不平衡下，稳态误差变大。Betz，R.E.等在“Symmetry Compensation using a H-Bridge Multilevel STATCOM with Zero Sequence Injection.″Industry Applications Conference，2006.41st IAS Annual Meeting.Conference Record of the 2006 IEEE IEEE，2006：1724-1731.”中提出基于零序电压注入的方法来实现三相之间电压均衡，但是该方法均压能力弱，在三相损耗差异比较大或电网电压不平衡度较大时，直流电压需要很宽的裕量来防止过调制。季振东等在“零序和负序电压注入的级联型并网逆变器直流侧电压平衡控制[J].中国电机工程学报，2013，21期(21)：9-17.”提出一种基于负序电压注入的方法，该方法涉及反三角函数运算，计算复杂，并且需要额外的电压检测装置检测STATCOM输出电压。Lee，Chia-tse等在“Average Power Balancing Control of a STATCOM Based on the Cascaded H-Bridge PWM Convener With Star Configuration.”中提出基于负序电流注入的方法，该方法在求取负序电流给定过程中，涉及逆矩阵计算，对控制器形成大量的资源消耗。Han，Chong等人在A Generalized Control Strategy of Per-Phase DC Voltage Balancing for Cascaded Multilevel Converter-based STATCOM.″Power Electronics Specialists Conference，2007.PESC 2007.IEEEIEEE，2007：1746-1752.中提出独立微调三相d轴调制波的均压方法，该均压方法与电流控制之间有耦合关系，降低了电流环的稳态性能。

发明内容

发明目的：

本发明针对现有技术的不足，提供一种级联型星形连接STATCOM直流母线相间均压控制方法。

技术方案：

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

级联型STATCOM的主电路每相由N个H桥模块串联而成，三相以星形方式连接，在STATCOM的三相输出电压中叠加负序分量，负序电压可产生负序电流，负序电压与正序电流、负序电流与正序电压分别作用可改变每相的功率流分配，实现三相直流母线相电压均衡；