[发明专利]一种35kV链式H桥级联直压的控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电力电子领域和电力系统领域，具体是指电力电子在电力系统中的应用。

针对35kV及以上电压等级的电力系统、新能源并网、工矿企业和交通轨道中的无功和谐波问题，需要大容量的静止无功发生器(Static Var Generator，SVG)。在35kV链式SVG控制中，功率单元的稳定运行是首要条件，级联H桥直压的稳定控制是本发明的核心点。

背景技术

35kV静止无功发生器(SVG)通过链式结构和电抗器进行并网，链式结构的核心组成部分是功率单元，由于功率单元数量众多，这就需要功率单元具备模块化、易扩展、单元独立等特点。在工程实践中，功率单元往往存在直流侧电容电压不平衡现象，其主要原因是电容器的寄生差数不同、开关器件损耗不同、驱动信号的延迟等等。这些不平衡因素会降低系统的稳定性，具体体现在各模块中IGBT承受的电压大小不同。如果对电容电压没有适当调节，电容电压差异会越来越大，极有可能会导致输出电压超过开关器件的耐压大小，损坏开关器件。

由于功率单元的独立性，在补偿无功电流时，电容电压会产生二倍频波动的电流。在SVG链式结构中，功率单元电容电压的控制是国内外争相研究的热点，电容电压控制方法通常采用比例积分(PI)调节器，基本可以分为两类研究，采用辅助硬件电路设计和优化软件算法设计。前者典型控制方法是改变拓扑结构，实现交直流母线能量交换，虽然能够实现电容电压的平衡，但大大增加了硬件成本，其性价比很低。后者典型控制方法是在原有拓扑结构基础上，通过软件在调制波中加入零负序调制分量，实现功率单元直压的稳定，其性价比较高。通过优化软件实现H桥电压均衡，控制方法众多，各自有优缺点。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种35kV链式H桥级联直压的控制方法，该方法在考虑电网电压不平衡、功率单元电气参数差异等条件下，对H桥直压进行三层控制。在35kV链式SVG控制中，功率单元的稳定运行是首要条件，级联H桥直压的稳定控制是本发明的核心点。

本发明的技术方案是：一种35kV链式H桥级联直压的控制方法，其特征在于，对H桥直压进行三层控制：第一层控制为所有功率单元H桥总直压控制：在功率单元H桥直压控制中，首先需要对所有H桥直压总和控制，采用PI调节器控制，变流器通过控制有功电流，实现三相H桥直流总和保持动态平衡；

第二层控制为相间直压控制：SVG相间直压均衡控制结合零序调制波分量和负序调制波分量来调节相间功率分配，实现相间直压平衡；

第三层控制为功率单元间直压均衡控制：对单个单元有功分量的独立调节，控制单元间的直压平衡。

优选地，第一层的所有功率单元H桥总直压控制，具体是通过电压采样得到所有H桥直流侧电压，再对其求出平均值，用参考量与平均值作比较，其误差信号通过PI控制得到总直压指令信号。

优选地，第二层的相间直压控制，具体是当SVG输出电流为0时，采用注入负序电流方法来平衡相间直压，当功率单元中电容电气参数差异，变流器开关损耗差异都比较小时，采用注入零序电压调节分量。

优选地，第三层的功率单元间直压均衡控制：通过在功率单元调制波上叠加与电流同相或反向分量，实现对单个单元有功分量的独立调节，从而控制单元间的直压平衡。

本发明有益效果是：

本发明公开了一种35kV链式H桥级联直压的控制方法，该方法在考虑电网电压不平衡、功率单元电气参数差异等条件下，对H桥直压进行三层控制。第一层控制为所有功率单元H桥总直压控制，变流器通过控制有功电流，实现三相H桥直流总和保持动态平衡；第二层控制为相间直压控制，针对电网电压不平衡度以及变流器电气参数差异，提出了零序电压分量和负序电流结合的控制方法，有效解决了相间不平衡问题；第三层控制为功率单元直压均衡，通过在功率单元调制波上叠加与电流同相或反向分量，即可实现对单个单元有功分量的独立调节，从而控制单元间的直压平衡。

附图说明

图1是本发明的拓扑结构图；

图2是本发明总体控制框图；

图3是本发明总直流电压控制原理图；

图4是本发明相间直压控制原理图；

图5是本发明调节零序分量或者负序分量示意图；

图6是本发明单元间直压均衡控制原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体技术方案作进一步的详细描述。该方法在考虑电网电压不平衡、功率单元电气参数差异等条件下，对H桥直压进行三层控制。