[发明专利]一种基于混合混沌序列发生器的STATCOM控制系统

说明书

【技术领域】：

本发明属于柔性输电系统(FACTS——Flexible Alternative Current TransmissionSystem)静止同步补偿器(STATCOM——Static Synchronous Compensator)设备和电力电子技术领域。具体涉及一种混合混沌序列发生器的STATCOM控制系统。

【背景技术】：

随着电网系统规模的扩大和传输功率不断加大，低频区域模式的阻尼在不断减小，使得电力系统的低频振荡现象更加严重。近年来，为了提高现有输电系统的输电能力，除了增加输电线路，柔性交流输电系统装置的广泛应用正在逐步取代传统的电力装置。

STATCOM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，可以更好的实现对无功功率的补偿，减少电压闪烁、实现电压稳定，阻尼次同步震荡、减少电压和电流的不平衡，及其在配电网中用于改善电能质量等等，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，并且它具有起动无冲击、调节连续、响应快速、占地面积小等优点，目前已成为最有前途的无功补偿装置，在高压大容量电力系统中飞速发展，是柔性交流输电系统的重要组成部件之一。

STATCOM正以其众多的优越性成为研究热点，但是STATCOM是否可以很好的达到在电力系统中期望的维持节点电压、阻尼系统振荡、提高输电系统静态稳定和暂态稳定等作用，关键在于其控制器的设计水平。本发明基于STATCOM的工作原理、组成方式进行研究，并提出了一种STATCOM控制器的设计框架，对其中的脉冲发生器使用CPLD进行设计，并实现对逆变单元的CSPWM调制。

本发明基于一种混合混沌序列发生器的STATCOM控制系统。针对STATCOM对逆变单元的要求，利用CPLD的高速、并行处理能力和混合混沌序列特性，设计了STATCOM的一种混合混沌序列发生器。该发生器通过I/O口接受数字信号处理器(DSP)写入的CSPWM(Chaos SPWM)控制变量λ、δ，然后由CPLD定时产生CSPWM脉冲信号。CPLD在初始化后，可以独立于DSP进行触发脉冲信号的形成。利用MAX+PLUS II平台，采用VHDL语言设计发生器的数字逻辑，从而实现对STATCOM系统的CSPWM调制，实现对STATCOM的控制，达到更好的无功补偿作用。

【发明内容】：

本发明的目的是提供一种混合混沌序列发生器的STATCOM控制系统，该系统利用MAX+PLUS II平台，结合VHDL硬件描述语言对CPLD芯片的控制，通过I/O口接受数字信号处理器(DSP)写入的CSPWM控制变量δ、λ，然后由CPLD定时产生CSPWM脉冲信号，达到对STATCOM的快速、准确的控制，及时实现对系统的无功补偿。

本发明提供的基于混合混沌序列发生器的STATCOM控制系统，包括：

DSP单元：用于数据采集、反馈和算法的实现，采集、变换现场信号，实现手动调节、自动无功调节及多目标模糊控制功能，利用混合混沌序列实现SPWM调制，用来达到稳定电压、提高暂态稳定极限、阻尼振荡的目的，也用于STATCOM的调试和测试工作；

控制脉冲的发生器单元：由数据线及控制线与DSP单元连接，通过混沌序列控制器产生脉冲信号去实现混合级联逆变器开关的开断，与DSP单元和功率驱动和保护相接

功率驱动和保护单元：保护STATCOM和功率驱动单元的的正常工作，与CPLD和脉冲发生器相接

混合级联多电平逆变器单元：实现对电网的补偿作用，与脉冲信号发生器和电力系统相接。

(如图1)实现混合混沌序列的发生器单元：

实现控制的DSP单元连接于控制平台MAX+PLUS II，实现信号的双向传输，并与CPLD连接，实现控制信号和数据信号的传输；脉冲发生单元(CPLD)，连接于DSP单元和功率驱动单元；功率驱动单元与CPLD单元和控制脉冲发生器产生CSPWM的信号发生器单元相连；混合级联多电平逆变器单元与控制脉冲发生器产生CSPWM的信号发生器单元连接，并连接于电力系统，实现对电力系统的无功补偿功能。

所述的脉冲发生单元包括：

同步脉冲发生器单元(见图3)：控制器的结构关系，基于CAN总线的网络型DSP+CPLD控制结构，通过CAN总线将STATCOM控制器的各个模块物理连接起来。

所述的功率驱动和保护单元电路(见图4)包括：

光电隔离电路：提供控制电路和主电路的电气隔离作用