一种链式statcom的控制方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种链式STATCOM的控制方法及系统，解决现有无交流传感器控制方法存在的初值敏感、积分饱和、零点漂移的问题，该方法包括：采集STATCOM当前时刻的三相桥臂电流iuvw，并将当前时刻的三相桥臂电流iuvw变换为当前时刻的两相静止坐标系下的桥臂电流iαβ；根据当前时刻的iαβ，以及当前时刻的上一时刻的桥臂参考电压计算得到当前时刻STATCOM端口电网电压观测值根据所述当前时刻STATCOM端口电网电压观测值以及桥臂电流iαβ得到当前时刻的两相静止坐标系下的桥臂电压参考值将桥臂电压参考值进行坐标变换得到三相桥臂参考电压采集桥臂子模块电容电压Uc，并根据三相桥臂参考电压通过调制控制得到子模块的开关信号。
【专利说明】
一种链式STATCOM的控制方法及系统
技术领域
[0001 ]本发明属于电能变换领域，尤其涉及一种链式STATCOM的控制方法及系统。
【背景技术】
[0002] 随着电子技术的发展，链式STAIX0M(中文：静止同步补偿器，英文：Static Synchronous Compensator)，在高压大功率输电领域得到越来越广泛的应用。大容量链式 STATCOM-般通过接口变压器连接到电网，并通过采集高低压侧电压、电流进行锁相控制。 现有控制策略难以准确区分电压传感器断线故障与低压侧电压故障，在两种情况下都将令 STATCOM闭锁跳闸，因此难以对低压侧电压故障起到有效的支撑作用。另外，故障时的锁相 环输出误差也有可能导致STATCOM子模块电容过压而跳闸。为解决以上问题，可以采用一类 不依赖电网电压信息的无交流电压传感器控制技术，以提高STATCOM控制的鲁棒性。
[0003] 传统无交流电压传感器控制技术一般在同步坐标系下根据电流调节器的输出估 算出电网电压或"虚拟磁链"，再将估算得到的电压或"虚拟磁链"信号送入锁相环，用于同 步控制。但变流器启动时，电流调节器输出为零，因此需要附加初值估测，增加了控制复杂 度。另外，同步坐标系下的电压观测器存在积分饱和与零点漂移问题，需要增加限幅环节或 低通滤波器，降低了控制系统的动态性能。近年来，还出现了基于卡尔曼滤波器、自适应神 经网络等现代控制理论方法的改进型电压观测器，但其结构都较为复杂，实际应用较为困 难。
【发明内容】
[0004] 本发明提供了一种链式STATCOM的控制方法及系统，解决了现有无交流传感器控 制方法存在的初值敏感、积分饱和、零点漂移、结构复杂等问题。
[0005] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
[0006] 本发明实施例提供一种链式STATCOM的控制方法，包括：
[0007] 采集STATCOM当前时刻的三相桥臂电流iuvw，并将所述当前时刻的三相桥臂电流 经过坐标变换得到当前时刻的两相静止坐标系下的桥臂电流iae;
[0008] 根据所述当前时刻的两相静止坐标系下的桥臂电流iae，以及当前时刻的上一时刻 的桥臂参考电压&，计算得到当前时刻STATCOM端口电网电压观测值^ ;
[0009] 在两相静止坐标系下，根据所述当前时刻STATCOM端口电网电压观测值以及 所述当前时刻的两相静止坐标系下的桥臂电流iae得到当前时刻的两相静止坐标系下的桥 臂电压参考值
[0010] 将所述当前时刻的两相静止坐标系下的桥臂电压参考值进行坐标变换得到 当前时刻的三相桥臂参考电压》
[0011] 采集桥臂子模块电容电压Uc，并根据所述当前时刻的三相桥臂参考电压vl通过 调制控制得到子模块的开关信号。
[0012] 优选的，所述根据所述当前时刻的两相静止坐标系下的桥臂电流iae，以及当前时 刻的上一时刻的桥臂参考电压<5，计算得到当前时刻STATC0M端口电网电压观测值，包 括：
[0013] 将所述当前时刻的两相静止坐标系下的桥臂电流iae进行正交滤波，得到相位相差 的90°的第一桥臂电流iaf!和第二桥臂电流iafi;将所述当前时刻的上一时刻的桥臂参考电压 进行正交滤波，得到相位相差的90°的第一桥臂参考电压和第二桥臂参考电压V#;
[0014] 根据所述第一桥臂电流iae和第二桥臂电流iae，第一桥臂参考电压<^和第二桥臂 参考电压<#，以及一个桥臂的电抗器电感之和、一个桥臂的电抗器电阻之和，通过以下公 式获取当前时刻STATC0M端口电网电压观测值^:
[0015]
[0016] 其中，L为一个桥臂的电抗器电感之和;R为一个桥臂的电抗器电阻之和。
[0017] 优选的;所述第一电桥臂流倡
[0018] 第二桥臂电流值 U-
U
[0019] 第一桥臂电压参考值
[0020] 相应的，所胡
[0021] 其中，s为复频域中的复参变量;k为增益调节系数；cou=1〇〇jt，为电网电压角频 率;Gvo为电压观测器传递函数。
[0022] 优选的，所述根据所述当前时刻STATC0M端口电网电压观测值，以及所述当前 时刻的两相静止坐标系下的桥臂电流ic4导到当前时刻的两相静止坐标系下的桥臂电压参 考值》4,包括：
[0023]在无功控制模式或者电压控制模式下，将STATC0M输出无功参考参数与观测参数 比较后，经过比例积分处理获得无功电流参考值ζ ;
[0024] 根据无功电流参考值ξ和当前时刻STATC0M端口电网电压观测值，利用以下公 式计算电流参考值
[0025]
[0026] 将所述电流参考值与测量值iae比较后，经过比例谐振(PR)处理，加上当前时刻 STATC0M端口电网电压观测值后得到桥臂电压参考值。
[0027] 优选的，所述根据所述当前时刻的三相桥臂参考电压<_通过调制控制得到子模 块的开关信号，包括：
[0028] 根据三相桥臂参考电压采用载波移相调制方法或者最近电平逼近调制方法 对每个桥臂电压进行调制，得到每个桥臂的子模块的开关信号，使得每个桥臂电压拟合对 应的桥臂参考电压，且使得每个桥臂的子模块电容电压平衡。
[0029 ]第二方面，本发明实施例提供一种链式STATC0M的控制系统，所述系统包括：
[0030] 电流坐标变换模块，用于采集STATC0M当前时刻的三相桥臂电流iuvw，并将所述当 前时刻的三相桥臂电流经过坐标变换得到当前时刻的两相静止坐标系下的桥臂电流 ?αβ；
[0031] 电压观测器，用于根据所述电流坐标变换模块输出的所述当前时刻的两相静止坐 标系下的桥臂电流iae，以及双闭环矢量控制模块输出的当前时刻的上一时刻的桥臂参考电 压<8，计算得到当前时刻STATC0M端口电网电压观测值;
[0032] 双闭环矢量控制模块，用于在两相静止坐标系下，根据所述电压观测器输出的当 前时刻STATC0M端口电网电压观测值，以及所述电流坐标变换模块输出的所述当前时刻 的两相静止坐标系下的桥臂电流iae得到当前时刻的两相静止坐标系下的桥臂电压参考值 ，以及将所述当前时刻的两相静止坐标系下的桥臂电压参考值传输至所述电压观测 器的输入端和电压坐标变换模块；
[0033] 电压坐标变换模块，用于将所述双闭环矢量控制模块输出的当前时刻的两相静止 坐标系下的桥臂电压参考值</?，进行坐标变换得到当前时刻的三相桥臂参考电压
[0034] 调制控制模块，用于采集桥臂子模块电容电压U。，并根据所述电压坐标变换模块 输出的当前时刻的三相桥臂参考电压 <胃通过调制控制得到子模块的开关信号。
[0035]优选的，所述电压观测器包括：
[0036] 第一正交滤波器，用于将所述当前时刻的两相静止坐标系下的桥臂电流iae进行正 交滤波，得到相位相差的90°的第一桥臂电流iae和第二桥臂电流iae;
[0037] 第二正交滤波器，用于将所述当前时刻的上一时刻的桥臂参考电压vi进行正交 滤波，得到相位相差的90°的第一桥臂参考电压和第二桥臂参考电压;
[0038] 计算子模块，用于根据所述第一桥臂电流iae和第二桥臂电流iae，第一桥臂参考电 压和第二桥臂参考电压<^以及一个桥臂的电抗器电感之和、一个桥臂的电抗器电阻之 和，通过以下公式获取当前时刻STATC0M端口电网电压观测值:
[0039]
[0040] 其中，L为一个桥臂的电抗器电感之和;R为一个桥臂的电抗器电阻之和。
[0041 ]优选的;所述第一电桥臂流值
[0042] 第二桥臂电流>
[0043] 第一桥臂电压参考值
[0044] 相应的，所S
[0045] 其中，s为复频域中的复参变量;k为增益调节系数；cou=1〇〇jt，为电网电压角频 率;Gvo为电压观测器传递函数。
[0046] 优选的，所述双闭环矢量控制模块包括：
[0047]外环控制模块，用于在无功控制模式或者电压控制模式下，将STATC0M输出无功参 考参数与观测参数比较后，经过比例积分处理获得无功电流参考值< ;
[0048] 内环控制模块，用于根据无功电流参考值ξ和当前时刻STATC0M端口电网电压观 测值&，利用以下公式计算电流参考值iir:
[0049]
[0050] 比例谐振调节器，用于将所述电流参考值与测量值iae比较后，经过比例谐振 (PR)处理，加上当前时刻STATC0M端口电网电压观测值成^后得到桥臂电压参考值&。.
[0051] 优选的，所述调制控制模块具体用于，
[0052] 根据三相桥臂参考电压，采用载波移相调制方法或者最近电平逼近调制方法 对每个桥臂电压进行调制，得到每个桥臂的子模块的开关信号，使得每个桥臂电压拟合对 应的桥臂参考电压，且使得每个桥臂的子模块电容电压平衡。
[0053]由此，本发明实施例提供的一种链式静止同步补偿器STATC0M的无交流电压传感 器控制方法及系统，只需采集STATC0M当前时刻的三相桥臂电流iuvw，然后经过一系列变换 和计算得到子模块的开关信号，无需交流电压传感器，所以可以避免通过采集高低压侧电 压、电流进行锁相控制难以准确区分电压传感器断线故障与低压侧电压故障，在两种情况 下都将令STATC0M闭锁跳闸，因此难以对低压侧电压故障起到有效的支撑作用的缺陷；并 且，本发明实施例的方法无需初值估算，控制简单;并且可以避免同步坐标系下的电压观测 器存在积分饱和与零点漂移问题，在减少了故障点的同时，能有效进行动态和静态控制。
【附图说明】
[0054]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。
[0055]图1为本发明实施例提供的一种链式STATC0M主电路的结构示意图；
[0056]图2为本发明实施例提供的图1中子模块的电路图；
[0057]图3为本发明实施例提供的一种链式STATC0M的控制系统的系统图；
[0058]图4为本发明实施例提供的图3中的电压观测器的控制框图；
[0059] 图5为本发明实施例提供的图4中的正交滤波器控制框图；
[0060] 图6为本发明实施例提供的一种链式STATC0M的控制系统的实例图；
[0061 ]图7为本发明实施例提供的一种链式STATC0M的控制方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0062]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0063]本发明实施例提供的方法和系统用于对链式STATC0M进行控制。
[0064] 图1示出了一个典型的三角联接的链式STATC0M主电路结构。该STATC0M经变压器 接入高压电网。STAC0M的三个桥臂呈三角联接。每个桥臂由两个电抗器和数个子模块组成， 其中电抗器分别位于桥臂两端，桥臂电感量之和为L;子模块数量N取决于STATC0M耐压水 平。
[0065] 图2示出了子模块电路结构。每个子模块由四个电力电子功率器件和一个电容组 成Η桥回路。每个功率器件由一个IGBT和一个二极管反并联而成；电容电压为Ud c;通过控制 功率器件开断，可以使子模块输出+Udc、0、-Udc三个电平值。
[0066] 实施例一
[0067]本发明实施例提供一种链式STATC0M的控制系统，参见图3，所述系统包括：
[0068]电流坐标变换模块301，用于采集STATC0M当前时刻的三相桥臂电流iuvw，并将所述 当前时刻的三相桥臂电流iu?经过坐标变换得到当前时刻的两相静止坐标系下的桥臂电流 ?αβ 〇
[0069] 其中，电流坐标变换模块301的输入端可以与链式STATC0M连接，用于采集STATC0M 当前时刻的三相桥臂电流iu?。输出端可以分别与电压观测器302以及双闭环矢量控制模块 303的内环控制模块连接。
[0070] 示例性的，电流坐标变换模块301可以通过以下公式将所述当前时刻的三相桥臂 电流经过坐标变换得到当前时刻的两相静止坐标系下的桥臂电流iae:
[0071]
κ
[0072]其中，为采集的STATC0M当前时刻的三相桥臂电流iuvw，C3s2s为电流变换矩阵。 人-
[0073]电压观测器302,用于根据所述电流坐标变换模块301输出的所述当前时刻的两相 静止坐标系下的桥臂电流iae，以及双闭环矢量控制模块303输出的当前时刻的上一时刻的 桥臂参考电压V；?，计算得到当前时刻STATC0M端口电网电压观测值。
[0074]其中，电压观测器302的输入端与电流坐标变换模块301的输出端连接和双闭环矢 量控制模块3 0 3的输出端连接，输出端分别与双闭环矢量控制模块30 3的内环控制模块和外 环控制模块连接。
[0075] 如图4所示，电压观测器302可以包括:第一正交滤波器401、第二正交滤波器402和 计算子模块403，其中，第一正交滤波器401的输入端和与电流坐标变换模块301的输出端连 接，第二正交滤波器402的输入端与双闭环矢量控制模块303的输出端连接，第一正交滤波 器401和第二正交滤波器402输出端分别与计算子模块403的输入端连接。
[0076]其中，第一正交滤波器401，用于将所述当前时刻的两相静止坐标系下的桥臂电流 iae进行正交滤波，得到相位相差的90°的第一桥臂电流iae和第二桥臂电流iae。
[0077]第二正交滤波器402，用于将所述当前时刻的上一时刻的桥臂参考电压V:进行正 交滤波，得到相位相差的90°的第一桥臂参考电压和第二桥臂参考电压<0。
[0078]计算子模块403,用于根据所述第一桥臂电流iae和第二桥臂电流iae，第一桥臂参 考电压和第二桥臂参考电压匕#，以及一个桥臂的电抗器电感之和、一个桥臂的电抗器电 阻之和，通过以下公式获取当前时刻STATC0M端口电网电压观测值:
[0079]
[0080] 其中，L为一个桥臂的电抗器电感之和;R为一个桥臂的电抗器电阻之和。
[0081 ]优选的，所述第一电桥臂流{j
[0082] 第二桥臂电流值 U
' U.
[0083] 第一桥臂电压参考僅
[0084] 相应的，所胡
[0085]其中，s为复频域中的复参变量;k为增益调节系数；cou=1〇〇jt，为电网电压角频 率;Gvo为电压观测器传递函数。
[0086] 如图5所示，为一种正交滤波器(第一正交滤波器401、第二正交滤波器402)控制框 图，正交滤波器能对特定频率的交流信号进行滤波，得到一对相位相差90°的正弦信号，其 中一个输出信号的相位与输入信号的相位相同，另一个输出信号的相位滞后输入信号的相 位90°。正交滤波器的传递函数为：
[0087]
[0088]
[0089] 其中〇为输入信号，δ和矿为输出信号，上标尖号表不观测量，上标丄表不正交量， ω。为待观测交流信号的角频率，k为滤波器增益系数。
[0090] 双闭环矢量控制模块303,用于在两相静止坐标系下，根据所述电压观测器302输 出的当前时刻STATC0M端口电网电压观测值^3，以及所述电流坐标变换模块301输出的所 述当前时刻的两相静止坐标系下的桥臂电流ic4导到当前时刻的两相静止坐标系下的桥臂 电压参考值以及将所述当前时刻的两相静止坐标系下的桥臂电压参考值传输至所 述电压观测器的输入端和电压坐标变换模块。
[0091 ]所述双闭环矢量控制模块303可以包括:外环控制模块、内环控制模块和比例谐振 调节器。
[0092]外环控制模块，用于在无功控制模式或者电压控制模式下，将STATC0M输出无功参 考参数与观测参数比较后，经过比例积分处理获得无功电流参考值^
[0093]其中，外环控制模块可以通过开关K选择无功控制模式和电压控制模式。在无功控 制模式下，将STATC0M输出无功参考值与观测值Q比较后送入比例积分(PI)调节器，调节 器输出为无功电流参考值<;在电压控制模式下，将STATC0M端口电压参考值If与观测值U比 较后送入PI调节器，调节器输出为无功电流参考值<。
[0094] PI调节器的传递函数为：
[0095]
[0096] 其中kPi_P为比例系数，kPi i为积分系数，s为复频域中的复参变量。
[0097] 内环控制模块，用于根据无功电流参考值ξ和当前时刻STATC0M端口电网电压观测 值&?，利用以下公式计算电流参考值:
[0098]
[0099] 比例谐振调节器，用于将所述电流参考值/^与测量值iae比较后，经过比例谐振 (PR)处理，加上当前时亥ijSTATCOM端口电网电压观测值t后得到桥臂电压参考值匕。
[0100] 将电流参考值与测量值iae比较后送入比例谐振(PR)调节器，比例谐振(PR)调 节器的输出值加上当前时刻STATC0M端口电网电压观测值先^后得到桥臂电压参考值。
[0101] PR调节器的传递函数为：
[0102]
[0103]其中kpr_p为比例糸数，kpr_r为谐振系数，ξ为阻尼系数，S为复频域中的复参变量。 [0104]电压坐标变换模块304,用于将所述双闭环矢量控制模块303输出的当前时刻的两 相静止坐标系下的桥臂电压参考值 ，进行坐标变换得到当前时刻的三相桥臂参考电压 *
[0105] 其中，电压坐标变换模块304将进行坐标变换得到三相桥臂参考电压V:.，坐标 变换可以按照以下公式进行：
[0106]
[0107]调制控制模块305,用于采集桥臂子模块电容电压U。，并根据所述电压坐标变换模 块304输出的当前时刻的三相桥臂参考电压vl,、三相桥臂电流iuvw通过调制控制得到子模 块的开关信号。
[0108] 具体的，调制控制模块305可以根据三相桥臂参考电压%采用载波移相调制方 法或者最近电平逼近调制方法对每个桥臂电压进行调制，得到每个桥臂的子模块的开关信 号，使得每个桥臂电压拟合对应的桥臂参考电压，且使得每个桥臂的子模块电容电压平衡。
[0109] 需要说明的是，调制控制的目标在于使得每个桥臂电压拟合对应的桥臂参考电 压，并且使得每个桥臂的子模块电容电压平衡。适用于链式STATC0M的调制控制的具体实施 形式有很多种，例如可以分为载波移相调制和最近电平逼近调制两大类。本发明实施例仅 以一种可行的最近电平逼近调制方法为例进行说明，但这并不对调制方式构成任何限制。
[0110] 参见图1-图2,仅以一个对一个桥臂的调制控制为例进行说明，其他桥臂的调制控 制方式相同。下述实例中的桥臂不具有特定指代性，可以为链式STATC0M的任意一个桥臂。 该可行的最近电平逼近调制方法可以包括：
[0111] 1)根据当前时刻桥臂子模块电容电压U。的大小对桥臂的N个子模块进行排序。如 果桥臂参考电压与桥臂电流符号相同，则升序排列；如果桥臂参考电压与桥臂电流符号相 反，则降序排列；
[0112] 以图2中子模块的结构为例，假设4个子模块的排列顺序为SI、S4、S2、S3。
[0113] 2)根据当前时刻三相桥臂参考电压确定投入子模块。从排列好的子模块序列 中选取前m个子模块，使得m个子模块电容电压之和最接近桥臂参考电压，计算公式为：
[0114]
[0115] s.t.
[0116] 假设根据上述公式所得m = 2。
[0117] 3)根据当前时刻三相桥臂参考电压vl方向确定开关信号。如果桥臂参考电压大 于零，则前m个子模块正向投入，即SjPS 4开通，&和&关断。如果桥臂参考电压小于零，则前 m个子模块反向投入，即Si和S4关断，S2和S3开通。其余N-m个子模块旁路，即Si和S3开通，S2和 S4关断;或者即SjPS3关断，S2和S4开通。
[0118] 结合上述描述，参见图6,为本发明实施例提供的一种链式STATC0M的控制系统的 实例图。
[0119]由此，本发明实施例提供的一种链式、STATC0M的、控制方法，只需采集STATC0M当 前时刻的三相桥臂电流iu?，然后经过一系列变换和计算得到子模块的开关信号，无需交流 电压传感器，所以可以避免通过采集高低压侧电压、电流进行锁相控制难以准确区分电压 传感器断线故障与低压侧电压故障，在两种情况下都将令STATC0M闭锁跳闸，因此难以对低 压侧电压故障起到有效的支撑作用的缺陷;并且，本发明实施例的方法无需初值估算，控制 简单;并且可以避免同步坐标系下的电压观测器存在积分饱和与零点漂移问题，在减少了 故障点的同时，能有效进行动态和静态控制。
[0120] 实施例二
[0121] 本发明实施例提供一种链式STATC0M的控制方法，参见图7，包括：
[0122] S701、采集STATC0M当前时刻的三相桥臂电流iuvw，并将所述当前时刻的三相桥臂 电流i U?经过坐标变换得到当前时刻的两相静止坐标系下的桥臂电流iae。
[0123] S702、根据所述当前时刻的两相静止坐标系下的桥臂电流iae，以及当前时刻的上 一时刻的桥臂参考电压</?，计算得到当前时刻STATC0M端口电网电压观测值^^。
[0124] 其中，步骤S702中，所述根据所述当前时刻的两相静止坐标系下的桥臂电流iae，以 及当前时刻的上一时刻的桥臂参考电压<>，计算得到当前时刻STATC0M端口电网电压观测 值'，包括：
[0125] 将所述当前时刻的两相静止坐标系下的桥臂电流iae进行正交滤波，得到相位相差 的90°的第一桥臂电流iaf!和第二桥臂电流iafi;将所述当前时刻的上一时刻的桥臂参考电压 进行正交滤波，得到相位相差的90°的第一桥臂参考电压vlp和第二桥臂参考电压
[0126] 根据所述第一桥臂电流iae和第二桥臂电流iae，第一桥臂参考电压V:和第二桥臂 参考电压，以及一个桥臂的电抗器电感之和、一个桥臂的电抗器电阻之和，通过以下公 式获取当前时刻STATC0M端口电网电压观测值& :
[0127]
[0128] 其中，L为一个桥臂的电抗器电感之和;R为一个桥臂的电抗器电阻之和。
[0129] 优选的;所述第一电桥臂流{
[0130] 第二桥臂电流僅
[0131] 第一桥臂电压参考值t
[0132] 相应的，所3：
[0133] 其中，s为复频域中的复参变量;k为增益调节系数；cou=1〇〇jt，为电网电压角频 率;Gvo为电压观测器传递函数。
[0134] S703、在两相静止坐标系下，根据所述当前时亥ijSTATCOM端口电网电压观测值'， 以及所述当前时刻的两相静止坐标系下的桥臂电流ic4导到当前时刻的两相静止坐标系下 的桥臂电压参考值?
[0135] 其中，所述根据所述当前时刻STATC0M端口电网电压观测值以及所述当前时 刻的两相静止坐标系下的桥臂电流ic4导到当前时刻的两相静止坐标系下的桥臂电压参考 值'，包括：
[0136] 在无功控制模式或者电压控制模式下，将STATC0M输出无功参考参数与观测参数 比较后，经过比例积分处理获得无功电流参考值ζ ;
[0137] 根据无功电流参考值ζ和当前时刻STATC0M端口电网电压观测值^，利用以下公 式计算电流参考值_ζ/?:
[0138]
[0139] 将所述电流参考值与测量值iae比较后，经过比例谐振(PR)处理，加上当前时刻 STATC0M端口电网电压观测值^后得到桥臂电压参考值仏…。
[0140] S704、将所述当前时刻的两相静止坐标系下的桥臂电压参考值Pi，进行坐标变换 得到当前时刻的三相桥臂参考电压ν,Ι,。
[0141] S705、采集桥臂子模块电容电压Uc，并根据所述当前时刻的三相桥臂参考电压 通过调制控制得到子模块的开关信号。
[0142] 具体的，可以根据三相桥臂参考电压，采用载波移相调制方法或者最近电平逼 近调制方法对每个桥臂电压进行调制，得到每个桥臂的子模块的开关信号，使得每个桥臂 电压拟合对应的桥臂参考电压，且使得每个桥臂的子模块电容电压平衡。
[0143] 需要说明的是，调制控制的目标在于使得每个桥臂电压拟合对应的桥臂参考电 压，并且使得每个桥臂的子模块电容电压平衡。适用于链式STATC0M的调制控制的具体实施 形式有很多种，例如可以分为载波移相调制和最近电平逼近调制两大类。本发明实施例仅 以一种可行的最近电平逼近调制方法为例进行说明，但这并不对调制方式构成任何限制。 具体实例可以参照实施例一，在此不再赘述。
[0144] 由此，本发明实施例提供的一种链式S T A T C 0 Μ的控制方法及系统，只需采集 STATC0M当前时刻的三相桥臂电流iuvw，然后经过一系列变换和计算得到子模块的开关信 号，无需交流电压传感器，所以可以避免通过采集高低压侧电压、电流进行锁相控制难以准 确区分电压传感器断线故障与低压侧电压故障，在两种情况下都将令STATC0M闭锁跳闸，因 此难以对低压侧电压故障起到有效的支撑作用的缺陷；并且，本发明实施例的方法无需初 值估算，控制简单;并且可以避免同步坐标系下的电压观测器存在积分饱和与零点漂移问 题，在减少了故障点的同时，能有效进行动态和静态控制。
[0145] 本领域普通技术人员可以理解:实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过 程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序 在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤;而前述的存储介质包括:ROM、RAM、磁碟或者光 盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0146] 以上，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉 本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在 本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1. 一种链式静止同步补偿器STATCOM的控制方法，其特征在于，包括： 采集STATC0M当前时刻的三相桥臂电流iuvw，并将所述当前时刻的三相桥臂电流iuvw经 过坐标变换得到当前时刻的两相静止坐标系下的桥臂电流iae; 根据所述当前时刻的两相静止坐标系下的桥臂电流Le，以及当前时刻的上一时刻的桥 臂参考电压》V，计算得到当前时刻STATCOM端口电网电压观测值; 在两相静止坐标系下，根据所述当前时刻STATCOM端口电网电压观测值，以及所述当 前时刻的两相静止坐标系下的桥臂电流ic4导到当前时刻的两相静止坐标系下的桥臂电压 参考值》; 将所述当前时刻的两相静止坐标系下的桥臂电压参考值V#，进行坐标变换得到当前时 刻的三相桥臂参考电压 <胃； 采集桥臂子模块电容电压Uc，并根据所述当前时刻的三相桥臂参考电压通过调制控 制得到子模块的开关信号。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前时刻的两相静止坐标系 下的桥臂电流i #，以及当前时刻的上一时刻的桥臂参考电压，计算得到当前时刻 STATCOM端口电网电压观测值％^，包括： 将所述当前时刻的两相静止坐标系下的桥臂电流he进行正交滤波，得到相位相差的 90°的第一桥臂电流^和第二桥臂电流^;将所述当前时刻的上一时刻的桥臂参考电压 Vli8进行正交滤波，得到相位相差的90°的第一桥臂参考电压和第二桥臂参考电压)? ; 根据所述第一桥臂电流I和第二桥臂电流^，第一桥臂参考电压'，以及一个桥臂的 电抗器电感之和、一个桥臂的电抗器电阻之和，通过以下公式获取当前时刻STATCOM端口电 网电压观测值其中，L为一个桥臂的电抗器电感之和;R为一个桥臂的电抗器电阻之和。3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，其中，S为复频域中的复参变量;k为增益调节系数；COu= IOOjt，为电网电压角频率;Gvo 为电压观测器传递函数。4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前时刻STATC0M端口电网 电压观测值&，以及所述当前时刻的两相静止坐标系下的桥臂电流i ae得到当前时刻的两 相静止坐标系下的桥臂电压参考值V:，包括： 1) 在无功控制模式下，将STATC0M输出无功参考参数f与观测参数Q比较后，经过比例积 分(PI)处理获得无功电流参考值(6:其中kpi_p为比例系数，kpi i为积分系数，S为复频域中的复参变量； 或者在电压控制模式下，将STATC0M端口电压参考参数If与观测参数U比较后，经过比例 积分(PI)处理获得无功电流参考值（：其中kpi_p为比例系数，kpi i为积分系数，S为复频域中的复参变量； 2) 根据无功电流参考值ζ和当前时刻STATC0M端口电网电压观测值，利用以下公式 计算电流参考值t:3) 将所述电流参考值ζ，与测量值iae比较后，经过比例谐振(PR)处理，加上当前时刻 STATC0M端口电网电压观测值^.后得到桥臂电压参考值^，计算公式为：其中kprj)为比例系数，kpr_r为谐振系数，ξ为阻尼系数，s为复频域中的复参变量。5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前时刻的三相桥臂参考电 压<_通过调制控制得到子模块的开关信号，包括： 根据三相桥臂参考电压采用载波移相调制方法或者最近电平逼近调制方法对每个 桥臂电压进行调制，得到每个桥臂的子模块的开关信号，使得每个桥臂电压拟合对应的桥 臂参考电压，且使得每个桥臂的子模块电容电压平衡。6. -种链式静止同步补偿器STATCOM的控制系统，其特征在于，所述系统包括： 电流坐标变换模块，用于采集STATC0M当前时刻的三相桥臂电流iuvw，并将所述当前时 刻的三相桥臂电流经过坐标变换得到当前时刻的两相静止坐标系下的桥臂电流 电压观测器，用于根据所述电流坐标变换模块输出的所述当前时刻的两相静止坐标系 下的桥臂电流i_，以及双闭环矢量控制模块输出的当前时刻的上一时刻的桥臂参考电压 '，计算得到当前时亥IJSTATC0M端口电网电压观测值^ ; 双闭环矢量控制模块，用于在两相静止坐标系下，根据所述电压观测器输出的当前时 亥IJSTATC0M端口电网电压观测值以及所述电流坐标变换模块输出的所述当前时刻的两 相静止坐标系下的桥臂电流iae得到当前时刻的两相静止坐标系下的桥臂电压参考值<〇， 以及将所述当前时刻的两相静止坐标系下的桥臂电压参考值传输至所述电压观测器的 输入端和电压坐标变换模块； 电压坐标变换模块，用于将所述双闭环矢量控制模块输出的当前时刻的两相静止坐标 系下的桥臂电压参考值，进行坐标变换得到当前时刻的三相桥臂参考电压; 调制控制模块，用于采集桥臂子模块电容电压U。，并根据所述电压坐标变换模块输出的 当前时刻的三相桥臂参考电压<_通过调制控制得到子模块的开关信号。7. 根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述电压观测器包括： 第一正交滤波器，用于将所述当前时刻的两相静止坐标系下的桥臂电流iae进行正交滤 波，得到相位相差的90°的第一桥臂电流iae和第二桥臂电流iae; 第二正交滤波器，用于将所述当前时刻的上一时刻的桥臂参考电压》^进行正交滤波， 得到相位相差的90°的第一桥臂参考电压和第二桥臂参考电压 计算子模块，用于根据所述第一桥臂电流ke和第二桥臂电流Le，第一桥臂参考电压 和第二桥臂参考电压</?，以及一个桥臂的电抗器电感之和、一个桥臂的电抗器电阻之和， 通过以下公式获取当前时亥IjSTATCOM端口电网电压观测值:其中，L为一个桥臂的电抗器电感之和;R为一个桥臂的电抗器电阻之和。8. 根据权利要求7所述的系统，其特征在于，其中，S为复频域中的复参变量;k为增益调节系数；COu= IOOjt，为电网电压角频率;Gvo 为电压观测器传递函数。9. 根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述双闭环矢量控制模块包括： 外环控制模块，用于在无功控制模式或者电压控制模式下，将STATC0M输出无功参考参 数与观测参数比较后，经过比例积分处理获得无功电流参考值< ; 内环控制模块，用于根据无功电流参考值ξ和当前时刻STATC0M端口电网电压观测值 ，利用以下公式计算电流参考值:比例谐振调节器，用于将所述电流参考值^与测量值W比较后，经过比例谐振(PR)处 理，加上当前时刻STATC0M端口电网电压观测值先^后得到桥臂电压参考值V。。10. 根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述调制控制模块具体用于，根据三相桥 臂参考电压<?.，采用载波移相调制方法或者最近电平逼近调制方法对每个桥臂电压进行 调制，得到每个桥臂的子模块的开关信号，使得每个桥臂电压拟合对应的桥臂参考电压，且 使得每个桥臂的子模块电容电压平衡。
【文档编号】H02J3/18GK105932689SQ201610286031
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月29日
【发明人】龚文明, 朱喆, 冯满盈, 魏伟, 赵晓斌, 杨煜, 许树楷
【申请人】南方电网科学研究院有限责任公司, 中国南方电网有限责任公司电网技术研究中心