基于模糊控制的链式statcom直流侧电容均压方法_2

文档序号:9202113阅读:来源:国知局
中第i(1《i《N/3)个H桥模块对应的给定值为
[0027] 第i(N/3+1《i《2N/3)个H桥模块对应的给定值为
[002引第i(2N/3+1《i《脚个H桥模块对应的给定值为,
[0029]。模糊控制器根据输入信息AUd。,,通过量化因子ki和限幅器之后送入模糊控 制器;所得输出变量经比例系数k,和限幅器去模糊化,获得对应H桥模块的附加调制信号 AUcai、AUcbi、AUcci。
[0030] 模糊控制器利用仿真工具MATLAB软件设计。
[0031] 模糊控制器设定的模糊控制规则为;
[00对 1)当AUdei〉0,H桥模块的直流电容电压Udei小于给定值,需要增加附加调制信号 来增加电容充电时间;
[003引。当AUdei<0,H桥模块的直流电容电压Udei大于给定值,需要减少附加调制信号 来增加电容放电时间;
[0034] 3)在上述两种情况下,A叫。1越大,附加调制信号增加/减少的值越大,W提高直 流电容电压达到稳态的速度;AUd。,越小,附加调制信号增加/减少的值越小,直至系统完 全到达稳态,即AUcai=0、Aucbi=0、Aucei=0。
[0035] 本发明的有益效果是;
[0036] 1)模糊控制器根据系统的运行状态直接调节各模块的调制信息,有利于各H桥模 块直流电容电压快速达到给定状态;
[0037] 2)借助于仿真工具MTLAB完成不同电压偏差条件下的附加调制信号设计,并将 结果预先存储于微处理器中,大大简化了模糊控制的实现过程,提高了直流电容电压的调 节速度;
[003引 3)系统级与装置级的两级均压方案,不仅保证了系统级电压的平衡控制,也进一 步保证了装置级各H桥直流电容电压的平衡控制,大大提高了系统控制精度;
[0039] 4)由于直接将实时检测的直流侧电容电压值作为更新附加调制信号的依据,因 此,不论是何种因素造成的直流侧电容电压不平衡,都行之有效。
【附图说明】
[0040] 图1为本发明基于模糊控制的链式STATCOM直流侧电容均压方法实施例的电路原 理图;
[0041] 图2为本发明基于模糊控制的链式STATCOM直流侧电容均压方法系统侧和装置侧 控制示意图;
[0042] 图3为图2中模糊控制器示意图。
【具体实施方式】
[0043] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0044] 本发明提供了基于模糊控制的链式STATCOM直流侧电容均压方法,采用如图1所 示的链式STATCOM主电路及其控制电路的S相供电线路,S相供电线路通过隔离变压器和 电抗器接全控电力电子器件构成的链式STATCOM的主电路输入端,链式STATCOM主电路的 =相输出端通过电抗器连接在一起;
[0045] 链式STATCOM控制电路包括系统侧和装置侧,系统侧包括AD采样调理电路,AD采 样调理电路将电压互感器、电流互感器和N路直流电压霍尔传感器传输过来的电压/电流 信息送入系统级主控CPU,电压互感器的输出端接过零检测电路的输入端,所述系统级主控 CPU的输入端分别接过零检测电路和AD采样调理电路的对应输出端,系统级主控CPU将生 成的基准调制波信号送入装置级CPU;
[0046] 装置侧包括装置级CPU,装置级CPU根据系统级主控CPU的输入信息生成PWM脉冲 信号,通过驱动电路接所述链式STATCOM中各H桥单元中对应全控电力电子器件IGBT的受 控端;
[0047] 系统级主控CPU里面包括电压调节器、电流控制器;
[0048] 装置级CPU包括模糊控制器;
[0049] AD采样调理电路由比例电路、反相电路和抗混叠滤波电路、偏置电路、限幅保护电 路组成,具体参见《测量电子电路设计:滤波器篇(从滤波器设计到锁相放大器的应用)》 (远坂俊昭著,彭军译,科学出版社,2006),用AD采样调理电路将经电压互感器、电流互感 器和N路直流电压霍尔传感器传送过来的信号调理成系统级主控CPU可W接受的信号; [0050] 过零检测电路由鉴相器、环路滤波器、电压控制振荡器和分频器组成,具体参见 《锁相环(PLL)电路设计与应用》(远坂俊昭著,何希才译,科学出版社,2006),用W获取电 源电压的过零点信息。
[0化1] 系统级主控CPU,采用巧片TMS32CF28335,根据AD采样电路送过来的电压电流信 息和相电压过零信息获得基准调制波信息;
[0化2] 装置级CPU采用巧片TMS32CF28335,装置级CPU根据从系统级主控CPU中所获得 的基准调制波信息和单H桥模块的电压信息对调制波进行调整,利用TMS32CF28335所特有 的脉冲调制模块生成PWM脉冲,该脉冲经驱动电路(具体见《电力电子技术》,王兆安,刘进 军,机械工业出版社,2009. 5)驱动之后转变为可W直接触发电力电子全控器件IGBT的PWM 信号。控制电路实现直流侧均压控制包括系统侧控制和装置侧控制(如图2所示),
[0化3] -种基于模糊控制的链式STATCOM直流侧电容均压方法具体按W下步骤实施;
[0化4] 第一步、系统级主控CPU利用过零检测电路获得相应的电压过零点,校正后获得 实际系统侧电压过零点;系统级主控CPU根据AD采样调理电路送来的实时数据信号,求得 链式STATCOM主电路的S相基准调制信号;
[0化5] 第一步具体按W下步骤实施;
[0化6] 1)系统级主控CPU根据电压互感器和电流互感器实时采集的=相供电线路中交 流侧输出电压和电流,计算链式STATCOM控制电路中系统侧的无功电流分量,W无功电流 分量作为链式STATCOM控制电路中系统侧的无功电流给定值,即链式STATCOM控制电路中 系统侧需要补偿的无功电流;
[0057] 2)系统级主控CPU将N路直流电压霍尔传感器采集到的N个H桥直流电容电压 求平均值
之后将其与直流电容电压给定值的差值送入电压调节器,电压调节 器选择比例积分调节器,即可获得链式STATCOM控制电路中系统侧所需要的有功电流给定 值,即维持直流电容电压稳定所需要的系统有功电流;并根据链式STATCOM主电路侧采集 的电流信息获得链式STATCOM主电路实际吸收的无功电流和有功电流;
[0化引 3)将上述有功电流给定值和无功电流给定值分别与STATCOM主电路实际吸收的 无功电流和有功电流的偏差送入电流控制器,由此获得STATCOM主电路的S相基准调制信 号Uca、Ucb和UCC。
[0化9] 第二步、装置级CPU利用从系统级主控CPU获得各H桥直流侧电容电压的实时信 息,与平均电压信息做比较后,送入模糊控制器;模糊控制器根据所设定的模糊控制规则, 去模糊化之后得S相附加调制信号;
[0060] 第二步具体按W下步骤实施;
[0061] 1)分别求取S相H桥直流侧电容电压的平均值

并将其作为各相的给定值,分别将该给定值和各相内第i(1《i《脚个H桥模 块的直流电容电压作差后获得直流电容电压偏差信息AUd。,,并将其送入模糊控制器;
[0062] 其中第i(1《i《N/3)个H桥模块对应的给定值关
[0063] 第i(N/3+1《i《2N/3)个H桥模块对应的给定值为
[0064] 第i(2N/3+1《i《脚个H桥模块对应的给定值为
[0065]。模糊控制器根据输入信息AUd。,,通过量化因子ki和限幅器之后送入模糊控 制器;所得输出变量经比例系数k2和限幅器去模糊化,获得对应H桥模块的附加调制信号 AUcai、AUcbi、AUcci。
[0066] 模糊控制器的实现方式:
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