一种基于ladrc的电压补偿器的制造方法
【专利说明】-种基于LADRC的电压补偿器 (-)技术领域
[0001]本实用新型属于电力系统无功补偿领域，设及一种基于LADR"Linear Active Dis1:u;rbance Rejection Control--线性自抗扰控制）的电压补偿器。 (二)【背景技术】
[0002] 电力工业作为国民经济的支柱产业，是STATCOM广泛应用的领域。静止同步补偿器 在电力系统中可W实现快速平滑地吸收感性和容性无功功率的目的，它具有起动无冲击、 调节连续、响应快速、占地面积小等优点。
[0003] 对于普通STATCOM存在输出谐波含量大、开关器件容量及电压等级受限等问题。作 为改进，可W使用级联多电平技术方案，运种方案通过多电平方法减少了谐波的输出，同时 使用级联方式，减小了单个开关器件承受的电压等级及容量要求，另外形成了易于分别控 制的模块化结构，是比较完美的大容量STATCOM解决方案。
[0004] STATCOM的控制策略直接影响着系统的动态响应W及是否能够快速、连续的提供 无功功率支撑W稳定系统电压。目前控制策略多是传统PID控制，电力系统属于强非线性对 象，因而其应用范围将受到很大限制。作为PID的发展和延伸，自抗扰控制器(ADRC)经过多 年实践证明了其在强非线性和不确定大扰动下仍然具有很好的控制精度，但同时ADRC技术 也面临着控制参数多、调节复杂的问题。为了便于现场技术人员调试，从而得到广泛的推 广，LADRC应运而生，其使用线性函数代替了 ADRC的非线性函数。在取得同样的控制效果的 同时，进一步简化了控制参数，降低了调试的复杂程度。 (H)【实用新型内容】
[0005] 本实用新型的目的在于提供一种基于LADRC的电压补偿器，它采用适用于大容量 STATCOM的级联屯电平逆变器为主电路结构，且利用高性能的信号处理器(DSP)和灵活的线 性自抗扰控制技术W获得高精度的控制效果，大大提高了系统的快速性和鲁棒性，最大程 度上提高了系统的无功补偿响应速度，保证了电能质量。
[0006] 本实用新型的技术方案:一种基于LADRC的电压补偿器，其特征在于它包括主电路 模块、DSP控制模块、检测模块、IGBT驱动模块;其中所述检测模块输入端通过电流互感器 (CT)与主电路相连，采集立相电压、电流、相位信号，其输出端与DSP控制模块相连;所述DSP 控制模块输出端连接IGB巧区动模块输入端;所述IGB巧区动模块输出端连接主电路模块。
[0007] 所述主电路模块每相由=个H桥单元串联而成，所述H桥单元由两个桥臂1、11及一 个直流侧电容C并联而成，所述桥臂I由IGBT管Tl、T2与二级管Dl、D2分别反并联后串联而 成，所述桥臂II由IGBT管T3J4与二级管D3、D4分别反并联后串联而成。
[000引所述DSP控制模块由A/D采样单元、主控制器单元、外部接口单元、外扩存储单元组 成。其中所述A/D采样单元输入端与检测模块连接，输出信号与主控制器单元连接;所述主 控制器单元与外部输出接口单元连接;所述外部输出接口单元与IGB巧区动模块相连;且所 述主控制器单元还与外扩存储单元成呈双向连接。
[0009] 所述由A/D采样单元采用带有16位A/D转换器采用X - A A/D技术的高精度忍片 AD7705。
[0010] 所述主控制器单元采用TI公司生产的32为浮点数字信号处理器TMS320C28335。
[0011] 所述外部接口单元采用晶体管输出光电禪合器TLP512。
[0012] 所述外扩存储单元采用512K，16位的flash存储忍SST39VF800。
[0013] 所述检测模块由=相网侧电流检测单元、=相负载电流检测单元、直流侧电压检 测单元、相位检测单元组成。所述=相网侧电流检测单元输入端通过CT与主电路模块相连， 输出端与DSP控制模块相连;所述S相负载电流检测单元输入端通过CT与主电路模块相连， 输出端与DSP控制模块相连;所述直流侧电压检测单元输入端与主电路模块相连，输出端与 DSP控制模块相连;所述相位检测单元通过锁相环与主电路模块相连，输出端与DSP控制模 块相连。
[0014] 所述IGBT驱动模块由S角波发生单元和比较器单元组成。所述S角波发生器单元 输出端连接比较器单元;所述比较器单元输入端同时连接DSP控制模块，输出端连接主电路 模块。
[0015] 所述=角波发生器单元采用高频精密函数信号发生器忍片MAX038。
[0016] 所述比较器单元采用四路独立的电压比较器忍片LM339。
[0017] 本实用新型的工作方法：
[001引（1)检测模块的S相负载电流检测单元输出的iia，iib，iic进入DSP控制模块的A/D采 样单元，采样结果进入DSP控制模块的主控制器单元，经过派克变换产生无功指令电流 Iqref O
[0019] (2)检测模块的直流侧电压检测单元输出的各个H桥单元的直流电压Udci-UdcS进入 DSP控制模块的A/D采样单元，采样结果进入DSP控制模块的主控制器单元，分别与系统直流 侧电压设定值Uref比较形成误差信号后，经过调节器产生有功指令电流idref。
[0020] (3)有功指令电流idref与无功指令电流iqref分别经过DSP控制模块的主控制器单元 进行LADRC算法处理之后，形成STATCOM有功、无功电压输出指令信号Ucd，化q。
[0021] (4)由检测模块的相位检测单元输出的系统相位角0、直流侧电压设定值Uref、有 功、无功指令信号Ucd, Ucq,经过DSP控制模块的主控制器单元数学计算出PWM输出的调制比M 与相位角a，存入DSP控制模块的外部扩展存储单元，并经由DSP控制模块的外部接口单元输 出S相PWM调制信号。
[0022] (5)PWM调制信号进入IGBT驱动模块的比较器单元，与IGBT驱动模块的S角波发生 单元比较后，产生主电路IGBT驱动信号，通过调节占空比控制STATCOM输出无功电流的大 小。从而进行无功补偿控制。
[0023] 本实用新型的工作原理：
[0024] (1)级联7电平静止同步补偿器主电路模块设计，如图2所示为级联7电平静止同步 补偿器主电路拓扑结构图。其每相由=个H桥单元串联而成，所述H桥单元由两个桥臂1、11 及一个直流侧电容C并联而成，所述桥臂I由IGBT管T1、T2与二级管D1、D2分别反并联后串联 而成，所述桥臂II由IGBT管T3、T4与二级管D3、D4分别反并联后串联而成。如图3所示为其中 一个H桥单元的结构图。同一时刻同一桥臂的IGBT不能同时导通，否则直流侧电容将出现短 路的情况。控制同一桥臂的IGBT的驱动信号中，T1、T2触发信号相反，T3、T4触发信号相反， 加上二极管的续流作用，整体功率单元共有=大类8种工作状态，=类包括功率输出、续流、 无功反馈状态。功率输出即对角的IGBT导通，将能量逆变到交流侧;无功反馈是通过对角的 两个反并联二极管将交流侧的无功能量反馈到直流侧;续流导通的是一个IGBT和一个反馈 二极管，此过程没有能量传递。
[0025] (2)DSP控制模块电路设计:采用2为浮点数字信号处理器TMS320C28335,便于检测 及负载控制算法的实现;A/D采样忍片采用16位A/D转换器采用X - A A/D技术的高精度忍 片AD7705，可W高速、准确的采集S相电流、系统相位等信号；外部接口采用光电禪合器 TLP512,在保护主控电路的基础上，很好的控制外围设备;外扩存储单元采用512K，16位的 flash存储忍SST39VF800存储检测电流、相位信号W及控制算法的关键结果，W备调用。
[0026] (3)线性自抗扰控制器设计：设计控制器要从STATCOM数学模型入手。根据瞬时功 率理论，STATCOM与电网交换的瞬时有功与无功功率为：
[0030]由上式可W看出，调节iq就可W控制STATCOM发出或者吸收的无功功率，同理，调 节id可W调节装置与系统有功功率交换。
[0031 ]对上式进行拉氏变换得到：
[0033] 从上式中可W明显看出，有功电流id与无功电流iq有着明显的禪合关系。控制有功 电流的id变化会同时影响iq的变化，反之亦然。
[0034] LADRC中的线性扩张状态观测器化ES0)对于禪合系统具有很好的作用，可W将禪 合项作为系统的内部扰动观测出来，W达到解禪