适用于多个静止同步补偿器并联的电压前馈控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电压前馈控制方法，尤其是涉及一种适用于多个静止同步补偿器 并联的电压前馈控制方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着经济社会的飞速发展，用户的用电负荷不断提高，随之而来的是用户 侧的无功负荷也有大量的增长，严重污染了电网的电能质量，使得电网的损耗不断提高，同 时也会影响部分用电设备正常可靠地运行。静止同步补偿器作为一种先进的无功补偿装 置，具有体积小，响应快，可连续补偿等优点，能有效地补偿用户侧的无功，降低输电线路压 降，具有显著地经济效益，得到了广泛地关注和应用，成为研究的热点。
[0003] 用户侧不断提高的无功容量，使得单个静止同步补偿器的补偿容量往往无法满足 用户的需求。采用多个小容量的静止同步补偿器并联补偿，具有可大规模生产，缩短了研发 周期，具有更低的生产成本，满足不同用户对无功补偿的需求。然而用户侧的电网不总是理 想状态，变压器的存在使得用户侧的电网存在电网阻抗，电网阻抗的存在使得单个可靠运 行的静止同步补偿器，在多个并联时，出现谐振，甚至无法运行的现象。电网阻抗的存在大 大限制了规模化静止同步补偿器的并联运行。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种适应性广、鲁棒 性好、损耗低，适用于多个静止同步补偿器并联的电压前馈控制方法。
[0005] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006] -种适用于多个静止同步补偿器并联的电压前馈控制方法，其特征在于，包括以 下步骤：
[0007] (1)静止同步补偿器数量的确定：通过检测系统的无功分量Iq确定投入运行的静 止同步补偿器的数量N，其中，N-I台静止同步补偿器发出指令电流额定值，第N台静止同步 补偿器动态跟踪系统无功分量的变化；
[0008] (2)网侧阻抗检测：采用主动注入谐波法检测补偿点的网侧阻抗Zg，并判断网侧阻 抗变化系数R gest是否大于阈值A，若为是，则重新检测网侧阻抗Z g，并实时更新网侧阻抗Zg， 否则，保持原网侧阻抗值；
[0009] (3)前馈信号生成：根据步骤⑵中检测到的网侧阻抗&以及补偿点电压Up。。和 电流I p。。，得到静止同步补偿器的最终前馈电压Uff。
[0010] 所述的步骤（1)具体为：根据补偿点电压up。。的相位，将检测到的负载电流込经 dq变换得到系统的有功分量Id和无功分量I q，根据无功分量Iq决定投入运行的静止同步 补偿器的数量N ;其中，N-I台静止无功补偿器的无功参考电流为1_，第N台静止同步补偿 器的无功参考电流为IqN，根据系统无功分量I q的变化实现动态跟踪，达到补偿系统无功容 量的效果， CN 105119306 A 说明书 2/6 页
[0011]
[0013] 所述的步骤（2)具体为：向静止同步补偿器的公共连接点间歇性的注入设定次数 谐波，检测补偿点电压U p。。和电流I 并作离散傅里叶变换，得到注入谐波频率次的分量U g_ #PIg_h，此时谐波阻抗为
[0014]
[0015] 再将谐波阻抗转换成基频时的网侧阻抗Zg。
[0016] 所述的将谐波阻抗转换成基频网侧阻抗1具体过程为：注入两个不同频率的谐 波，匕和f 2，则此时谐波阻抗表示为：
[0017]
[0018]
[0019] 其中Zhfl、Ug hl和I g hl为在频率为f i处的谐波阻抗、谐波电压、谐波电流；Z hf2、Ug h2 和Ig h2为在频率为f2处的谐波阻抗，谐波电压，谐波电流；进一步得知，网侧等效电阻Rg和 等效电抗Lg表示为：
[0020]
[0021]
[0022] 设基波频率为f。，那么此时激波阻抗Zg表示为：
[0023] Q：
[0024] 所述的步骤（3)具体为：将步骤（2)中检测到的网侧阻抗Zg与补偿点电压U pJf 乘得到电压前馈修正量Λ U，
[0025] AU = IpccXZg,
[0026] 再用补偿点电压Up。。减去电压前馈修正量Λ U，得到静止同步补偿器的初始前馈 电压Uf，将初始前馈电压Uf除以逆变桥等效增益K PWM得到静止同步补偿器的最终前馈电压
Uff，
[0027]
[0028] 所述的步骤（2)还包括计算网侧阻抗变化系数Rgest，并根据该变化系数R gest判断 网侧阻抗Zg的变化幅度，实时更新网侧阻抗Z g。
[0029] 所述的步骤（3)还包括有源阻尼信号生成环节，检测滤波电容电流，经比例系数K1 后叠加到调制信号中。
[0030] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0031] 1)本发明设计的一种应用于多台静止同步补偿器并联于补偿点的改进型电压前 馈控制方法，有效地解决了多台逆变器由于补偿点电压波动太大而无法启动的情况，抑制 了 LCL滤波器的谐振现象，同时不带来任何损耗；
[0032] 2)本发明根据在线检测的网侧阻抗，动态的修正系统的前馈电压，具有更广的适 应性，鲁棒性，同时，最大限度的降低了注入谐波信号对电网的污染；
[0033] 3)本发明检测的是补偿点的总电流，使得前馈修正量只和网侧阻抗和实际并网点 总电流相关，对于并网点以后负载参数的变化，或者是静止同步补偿器数量的变化，都不会 影响前馈系数，不需要考虑网侧等效阻抗变化的问题，具有很好的鲁棒性；
[0034] 4)本发明检测补偿点的总电流在启动和负载变化时，具有更好的准确度，防止误 启动；
[0035] 5)本发明提出的方法适用于本领域的各种同类型设备，不仅限于静止同步补偿 器，而且可以用于并网逆变器。
【附图说明】
[0036] 图1为本申请一种适用于多个静止同步补偿器并联的电压前馈控制方法流程图；
[0037] 图2为本申请网侧阻抗在线检测流程图；
[0038] 图3为三相静止同步补偿器控制电路图；
[0039] 图4为多个静止同步补偿器并联系统拓扑结构图；
[0040] 图5为传统电压前馈控制系统等效框图（不包含参考电流信号生成）；
[0041] 图6为单相静止同步补偿器的改进型电压前馈控制系统等效框图（不包含参考电 流信号生成）；
[0042] 图7为单相静止同步补偿器采用改进型电压前馈控制时三台静止同步补偿器发 出电流的单相波形；
[0043] 图8为单相静止同步补偿器采用改进型电压前馈控制方法运行时，突然改为传统 电压前馈控制后，三台静止同步补偿器发出电流的单相波形；
[0044] 图9为采用改进型电压前馈控制时，单台静止同步补偿器发出的三相电流波形；
[0045] 图10为采用传统电压前馈时，单台静止同步补偿器发出的三相电流波形。
【具体实施方式】
[0046] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0047] 如图1所示为本申请一种适用于多个静止同步补偿器并联的电压前馈控制方法 流程图；
[0048] 如图3所示为三相静止同步补偿器控制电路图，其中，Cd。和C直流侧电容和滤波 电容，LdP L 2为滤波电感，Z g为网测阻抗；U ga，Ugb，Ug。分别为系统三相电压，U pcc/ab萍口 U pcc,bc 为补偿点线电压，Θ为提取的补偿点电压相位，Idraf和I _￡分别为无功电流参考值和有功 电流的参考值。
[0049] 如图4所示为多个静止同步补偿器并联系统拓扑结构图，其中，Ip。。为补偿点电 流，U p。。为补偿点相电压，U g为系统电压，I "，IC2, Ic3，込为η台并联的静止同步补偿器的输 出电流。多个静止同步补偿器并联系统包括配网系统，N台并联的静止同步补偿器以及负 载，N台静止同步补偿器和负载通过共同的网侧阻抗Zg连接到电网，使得N台静止同步补 偿器以及负载之间存在一定的相互影响。N台静止同步补偿器的电流，经LCL滤波以后连到 公共补偿点。
[0050] 如图1所示，本发明适用于多个静止同步补偿器并联的电压前馈控制方法包括以 下步骤：
[0051] (1)静止同步补偿器数量的确定：通过检测系统的无功分量Iq确定投入运行的静 止同步补偿器的数量N，其中，N-I台静止同步补偿器发出指令电流额定值，第N台静止同 步补偿器动态跟踪系统无功分量的变化。具体来说，稳压外环PI控制器通过反馈调节直流 侧电压参考值与实际值的差值，实现直流侧的稳压控制，并根据检测的补偿点电压U p。。的相 位，将检测到的负载电流经dq变换得到系统的有功分量I d和无功分量I q，根据无功分量 Iq决定投入运行的静止同步补偿器的数量N，用于补偿系统的无功容量；其中，N-I台静止 无功补偿器的无功参考电流为1_，第N台静止同步补偿器的无功参考电流为I qN，根据系统 无功分量Iq的变化实现动态跟踪，达到补偿系统无功容量的效果，
[0052]
[0053] (2)网侧阻抗检测：如图2所示为本申请网侧阻抗在线检测流程图；采用主动注入 谐波法向静止同步补偿器的公共连接点间歇性的注入设定次数谐波，检测补偿点电压U p。。 和电流Ip。。并作离散傅里叶变换，得到注入谐波频率次的分量U