[发明专利]PWM整流器与静止无功补偿器联合运行系统及其控制方法

权利要求书

1.一种PWM整流器与静止无功补偿器联合运行系统，包括若干台PWM整流器和一台静止同步补偿器，其特征在于，所述PWM整流器包括三相桥式逆变电路、直流侧电容、直流侧负载和控制器，所述三相桥式逆变电路、直流侧电容、直流侧负载依次连接，所述控制器控制所述三相桥式逆变电路中开关管的通断，所述三相桥式逆变电路通过连接电抗接入三相电网；所述静止同步补偿器包括三相桥式逆变电路、直流侧电容和控制器，所述三相桥式逆变电路与所述直流侧电容连接，所述三相桥式逆变电路通过连接电抗接入所述三相电网，所述控制器控制所述三相桥式逆变电路中开关管的通断；所述PWM整流器的控制器、所述静止同步补偿器的控制器均接入上位机监控平台。

2.根据权利要求1所述的PWM整流器与静止无功补偿器联合运行系统，其特征在于，所述控制器为DSP。

3.根据权利要求1所述的PWM整流器与静止无功补偿器联合运行系统，其特征在于，所述上位机监控平台包括工控机，所述工控机通过以太网与所述控制器通讯。

4.一种权利要求1至3之一所述的PWM整流器与静止无功补偿器联合运行系统在三相电网电压不平衡情况下的控制方法，其特征在于，该方法为：

1）检测三相电网电压u_sa、u_sb、u_sc，经变换矩阵C_abc/dq⁺、低通滤波得到DQ旋转坐标系下三相电网电压的基波正序有功分量U_d⁺和基波正序无功分量U_q⁺，并根据U_d⁺和U_q⁺获得基波正序电压的幅值U_S⁺和初相角θ⁺：

Us+=(Ud+)2+(Uq+)2θ+=arctanUq+Ud+,]]>

2）将三相电网电压u_sa、u_sb、u_sc经变换矩阵C_abc/dq^-、低通滤波得到DQ旋转坐标系下的基波负序有功分量U_d^-和基波负序无功分量U_q^-，并根据U_d^-和U_q^-获得基波负序电压的幅值U_S^-和初相角θ^-：

Us-=(Ud-)2+(Uq-)2θ-=arctanUq-Ud-,]]>

3）检测第j台PWM整流器的直流侧电压U_jdc和输入的三相电流i_ja、i_jb、i_jc；j表示若干台PWM整流器中的任一台；

4）将直流侧电压U_jdc与直流侧电压给定值U_jdc^*比较，其误差经PI调节器调节，获得第j台PWM整流器电流正序分量的幅值I_j⁺，将电流正序分量的幅值I_j⁺代入第j台PWM整流器输入负序电流幅值I_j^-表达式中，得到第j台PWM整流器电流负序分量的幅值I_j^-；其中，

5）第j台PWM整流器电流正序分量的幅值I_j⁺分别与正弦信号sin（ωt+θ⁺）、sin（ωt+θ⁺-2π/3）、sin（ωt+θ⁺+2π/3）相乘，得到三相正序电流的瞬时值；第j台PWM整流器负序分量的幅值I_j^-分别与正弦信号sin（ωt+θ^-+π）、sin（ωt+θ^--π/3）、sin（ωt+θ^-+π/3）相乘，得到三相负序电流的瞬时值；

6）将三相正序电流瞬时值与三相负序电流瞬时值叠加，然后将叠加值与PWM整流器实际输入电流瞬时值i_ja、i_jb、i_jc比较，两者的误差乘以比例系数K后，再与三相电网电压的前馈量u_sa、u_sb、u_sc叠加，叠加后与直流侧电压U_jdc相除，得到调制信号u_ja、u_jb、u_jc，最后将调制信号u_ja、u_jb、u_jc与三角载波比较，调制得到第j台PWM整流器的PWM信号S_j1、S_j2、S_j3、S_j4、S_j5、S_j6；

7）检测与三相电网连接的负荷的电流i_la、i_lb、i_lc，经变换矩阵C_abc/dq^-、低通滤波得到DQ旋转坐标系下的基波负序有功分量I_ld^-和基波负序无功分量I_lq^-，再经变换矩阵得到负荷侧电流负序分量瞬时值i_la^-、i_lb^-、i_lc^-，取反，得到静止同步补偿器指令电流i_ca1^*、i_cb1^*、i_cc1^*；

8）PWM整流器输入电流负序分量的幅值I_j^-经上位机求和后，得到ΣI_j^-，通过通信方式由上位机监控平台发送至静止同步补偿器，再分别与正弦信号sin（ωt+θ^-）、sin（ωt+θ^-+2π/3）、sin（ωt+θ^--2π/3）相乘，得到指令电流i_ca2^*、i_cb2^*、i_cc2^*；

9）静止同步补偿器指令电流i_ca1^*、i_cb1^*、i_cc1^*、PWM整流器指令电流i_ca2^*、i_cb2^*、i_cc2^*两部分指令电流经加权后，得到最终的指令电流i_ca^*、i_cb^*、i_cc^*：

ica*=(η1ica1*+η2ica2*)/(η1+η2)icb*=(η1icb1*+η2icb2*)/(η1+η2)icc*=(η1icc1*+η2icc2*)/(η1+η2)]]>

其中，η₁、η₂为两种指令电流获取方式的权值；

10）检测静止同步补偿器的直流侧电压U_cdc和输入电流i_ca、i_cb、i_cc，U_cdc与直流侧电压给定值U_cdc^*比较，两者的误差经PI调节器调节，获得电流正序分量的幅值I_c⁺，电流正序分量的幅值I_c⁺分别与正弦信号sin（ωt+θ⁺）、sin（ωt+θ⁺-2π/3）、sin（ωt+θ⁺+2π/3）相乘，得到三相正序电流的瞬时值；

11）将指令电流i_ca^*、i_cb^*、i_cc^*与正序电流瞬时值叠加，然后与静止同步补偿器实际输入电流瞬时值i_ca、i_cb、i_cc比较，误差值乘以比例系数K后，与三相电网电压的前馈量u_sa、u_sb、u_sc叠加，叠加值与直流侧电压U_cdc相除，得到调制信号u_ca、u_cb、u_cc，最后将调制信号u_ca、u_cb、u_cc与三角载波比较，调制得到静止同步补偿器的PWM信号S_c1、S_c2、S_c3、S_c4、S_c5、S_c6。