[发明专利]基于级联式逆变器的静止同步补偿器混沌均衡控制系统

说明书

(一)技术领域：

本发明属于电力系统静止同步补偿器(STATCOM——Static SynchronousCompensator)设备技术领域，特别是一种基于级联式逆变器的静止同步补偿器混沌均衡控制系统。

(二)背景技术：

静止同步补偿器在电力系统中可以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，在调节系统电压、校正功率因数、平衡负荷、滤除谐波等方面均具有很大的优势，目前已成为竞争激烈的新一代无功补偿装置，是柔性交流输电系统(FACTS——Flexible Alternative Current Transmission System)的重要组成部件之一。级联型式逆变器输出波形好、功率容量大，用于大功率的变换也可降低输入谐波等特点，可被广泛的应用于STATCOM装置的主电路中。

但随着STATCOM处理功率容量逐渐增大，级联型式逆变器串联的级数也越来越多。当串联级数较多时，如调制系数较小则直流侧电源和开关器件的利用将不均衡，直流侧电源若为蓄电池或储能电容，则造成电压不平衡。利用率不均衡使部分器件满载或部分器件轻载或空载，造成部分器件提早损坏，降低系统寿命，而且载荷分配不均提高了对器件和散热的要求。

(三)发明内容：

本发明的目的在于提出一种基于级联式逆变器的静止同步补偿器的混沌均衡控制系统，它可以克服现有技术的不足，使逆变器各单元及各功率器件的利用率达到均衡；通过避免局部过热减少了散热设计的难度，且可采用低成本器件，提高系统整体的可靠性。

本发明的技术方案：一种基于级联式逆变器的静止同步补偿器混沌均衡控制系统，其特征在于它是由DSP(Digital Signal Process)、伪随机数发生器单元、比较单元，功率驱动电路单元以及门极可关断级联H桥电路单元组成；所说的DSP的输入端与控制面板的输出端连接，由控制面板控制其数据信号和控制信号的输出，DSP的输出端与伪随机数发生器的输入端连接；所说的比较单元的输入端分别接收伪随机数发生器的输出信号和DSP的输出信号，其输出端与功率驱动电路的输入端连接，且所说的门极可关断级联H桥电路单元通过接受功率驱动电路的输出触发脉冲实现导通或关断。

本发明的工作原理：(1)伪随机数发生器用混沌映射法来实现。混沌映射可产生周期为无穷的序列，利用混沌映射在内的随机性和均匀分配性，可以简单的实现均衡分配。经混沌映射产生随机函数，随机函数确定STATCOM主电路的各级联H桥电路的工作状态。(2)比较单元的一个输入端接伪随机数发生器，接收伪随机数发生器产生的随机函数，另一端接DSP的输出端所输出的定值(1、2、3、…、N)，当两输入端数值相等时，输出为1，否则为0。比较单元的数量需与级联H桥电路单元模块数量对应一致。(3)功率驱动电路包括光电隔离电路和功率放大电路，分别由光电耦合器和功率放大器组成；功率驱动电路将输入的脉冲信号经光电隔离、三极管进行放大，提供给级联H桥电路单元的门极可关断IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor)，当功率驱动电路接收到的比较单元的输入信号为1时，输出触发脉冲控制级联H桥电路的导通；反之使其关断，从而实现了对级联式逆变器动的均衡控制。(4)门极可关断级联H桥电路包括：储能装置、滤波装置、耦合电容、单模块的4个IGBT单元，N模块共计4*N个IGBT单元。；它们的控制信号来自功率驱动电路。

本发明的优越性和技术效果在于：利用高性能数字信号处理芯片并采用混沌映射的方法来控制伪随机数发生器的工作以此来产生随机数从而实现自动均衡各级联逆变单元的使用率，使各级联单元的利用率基本一致，一方面降低了级联逆变器设计成本，延长了使用寿命；另一方面实现了STATCOM的正常工作，保障了电路系统可靠性连续性的需求。

(四)附图说明：

附图1为本发明所涉一种基于级联式逆变器的静止同步补偿器混沌均衡控制系统的总体结构示意图。

附图2为本发明所涉一种基于级联式逆变器的静止同步补偿器混沌均衡控制系统的伪随机数发生器和比较单元工作原理示意图。

附图3为本发明所涉一种基于级联式逆变器的静止同步补偿器混沌均衡控制系统的功率驱动电路结构示意图。

附图4为本发明所涉一种基于级联式逆变器的静止同步补偿器混沌均衡控制系统的门极可关断级联H桥电路单元的单相电路图。

(五)具体实施方式：