一种链式statcom直流侧电容电压波动预测方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电压控制技术领域，更具体地，设及链式静止同步补偿器（static sync虹onouscompensator,STATC0M)直流侧电容电压波动预测方法。
【背景技术】
[0002] 大功率发电系统一般采用二极管整流或晶闽管相控整流构成直流电源，配电网中 存在功率因数低与谐波污染严重等电能质量问题。链式STATCOM采用H桥级联多电平拓扑， 可直挂于中高压配电网进行动态无功补偿和电能质量治理，具有模块化、易扩展、无功连续 调节、补偿功能多样的优点。
[0003] 链式STATCOM直流侧电容电压一般采用自励方式，依靠闭环反馈控制维持电容电 压的稳定。由于链式STATCOM与电网无功功率交换且S相电容独立，直流侧电容电压将产 生二倍工频的波动，该电压波动通过反馈环节引入直流侧电压闭环控制，使得有功电流指 令中产生S倍频的谐波分量，恶化链式STATCOM并网电流电能质量。在电压反馈通道中加 入滤波处理，可抑制电压波动对电流谐波的影响，但降低了系统的动态响应速度，影响了闭 环系统的稳定性，限制了控制参数的取值范围，易导致电容电压自激振荡。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术的W上缺陷或改进需求，本发明提供了一种链式STATCOM直流侧电 容电压波动预测方法，其目的在于消除电容电压波动对链式STATCOM直流侧控制的影响。
[0005] 为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种链式STATCOM直流侧电容 电压波动预测方法，包括获取直流侧无功功率、积分处理和限幅处理，具体如下：
[000引 （1)通过将电网电压Us与无功电流指令i湘乘，获取链式STATCOM与电网交换的 无功功率Qs;
[0007] 通过将无功电流指令i。微分获取电感上的电压IU;通过将电感电压IU与无功电流 指令i。相乘，获得电感上的无功功率qL^;
[0008] 将上述链式STATCOM与电网交换的无功功率q,和电感上的无功功率CU叠加，获得 输入直流侧电容的无功功率瞬时值q。；
[0009] (2)通过将输入直流侧电容的无功功率瞬时值q。与系数
相乘，获得的电容电压 变化率；对该电容电压变化率进行积分处理，获取电容电压的波动Ud2;
[0010]做对步骤似积分处理获得的电容电压的波动Ud2进行限幅，获取直流侧电容电 压波动预测值&U;
[0012] 其中，N为链式STATCOM的级联数，爲为直流侧电容电压的设定值，C为直流侧电 容的容值；其中，直流侧电容电压的设定值根据器件耐压能力确定，如采用1700V电压等级 的IGBT，直流侧电容电压设定值800~1000V，为限幅值；限幅处理可抑制无功指令 变化暂态过程中该预测方法对电容电压暂态偏差的屏蔽作用。
[0013] 优选地，上述步骤（2)中，还包括积分器置零复位的处理，具体为：对电网电压单 位同步信号3111(?*)进行整流，获得绝对同步信号|5711|，将该绝对同步信号与^^/2比较， 获得二倍频的方波氏，该方波上升沿对应电容电压二倍频分量理论过零点；采用该方波的 上升沿将积分器置零复位，W消除积分处理造成的误差累积。
[0014] 优选的，步骤（3)限幅处理步骤中的限幅值而max为：
[001引其中，CO为电网角频率，U,为电网电压有效值，L为链式STATCOM连接电感值，I为链式STATCOM最大补偿电流有效值。
[0017] 总体而言，通过本发明所构思的W上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有 益效果：
[001引 （1)本发明提供的链式STATCOM直流侧电容电压波动预测方法，由于消除了链式STATCOM直流侧电容电压反馈值中的二倍频分量，避免二倍频分量引入直流侧电容电压调 节器，因而应用本发明提供的链式STATCOM直流侧电容电压波动预测方法，可有效降低链 式STATCOM并网电流中的S倍频谐波分量；
[001引 似本发明提供的链式STATCOM直流侧电容电压波动预测方法，其优选方案里引 入了积分复位功能，在电容电压波动理论过零点对积分值复位，可有效消除积分误差的积 累；
[0020] (3)本发明提供的链式STATCOM直流侧电容电压波动预测方法，限幅处理可抑制 无功指令变化暂态过程中该预测方法对电容电压暂态偏差的屏蔽作用，进一步缩短了电压 动态调节响应延时时间。
【附图说明】
[0021] 图1是实单相链式STATCOM主电路拓扑结构图；
[0022] 图2为现有技术的链式STATCOM双闭环控制框图；
[002引图3为实施例提供的链式STATCOM直流侧电容电压波动预测方法示意图；
[0024]图4为实施例里积分复位特征波形；
[002引图5为实施例提供的链式STATCOM直流侧电容电压波动预测方法的应用；
[0026] 图6为采用链式STATCOM双闭环控制方法获得的波形图；
[0027] 图7为采用实施例提供的链式STATCOM直流侧电容电压波动预测方法获得的波形 图。
【具体实施方式】
[002引为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，W下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用W解释本发明，并 不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所设及到的技术特征只要 彼此之间未构成冲突就可W相互组合。
[0029] 图1为单相链式STATCOM主电路拓扑结构图，主电路采用单相H桥结构作为级联 单元，各级联单元依次串联构成多电平变流器，经连接电抗器与电网相连。通过改变多电 平变流器的输出电压幅值和相位，调节链式STATCOM并网电流使其与负载无功电流相位相 反，从而达到无功补偿的目的。
[0030] 图2为现有技术中的链式STATCOM双闭环控制框图；其电压调节器根据电容电 压设定值u/与反馈值Ud的差值生成有功电流指令IP，将Ip与电网电压单位同步信号 Sin(COt)相乘，得到有功电流指令的瞬时值i/;将有功电流指令的瞬时值i/与无功电流 指令1。"^叠加，获得链式STATCOM电流指令i/;将链式STATCOM电流指令i/与电流反馈值 i。比较，获得误差Ai。，该误差经电流调节器生成多电平变流器的调制信号Uf;为平衡各级 联单元的电容电压，引入电压平衡控制，根据电容电压的偏差对各级联单元调制信号进行 微调，生成各级联单元调制信号，再经载波移相调制生成多路脉冲宽度调制（PulseWWth Mo化lation，PWM)信号，驱动主电路中相应的开关器件。
[003。 链式STATCOM交流侧与电网进行无功功率交换，其电网电压U,=U,Sin(Wt)，并 网电流
，链式STATCOM与电网交换的无功功率I。是 指并网电流峰值，t是指时间变量；
[003引通常链式STATCOM连接电抗器上交换的无功功率不可忽略；连接电抗器上交换的 无功功率
其中，U,是指连接电抗器上的压降；
[0033] 则注入直流侧电容的无功功率
.各级 联单元直流侧电容电压平衡，