[发明专利]链式静止无功发生器的平滑过渡式分段PID控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电网无功补偿设备技术领域，具体涉及一种链式静止无功发生器的平滑过渡式分段PID控制方法。

背景技术

SVG(Static Var Generator)称为“静止无功发生器”，是一种并联型无功补偿装置，它基于瞬时无功功率的概念和补偿原理，采用全控型开关器件，辅之以小容量储能元件所构成。SVG不需要大容量的电抗器、电容器等储能元件，大大缩小了装置的体积和成本；调节速度快，运行范围宽，通过不同的控制，能够实现负荷的连续调节；采用PWM 控制或多重化的结构，能够使其输出电流接近正弦波，从而不需附加额外的滤波器。而SVG软件控制算法中的PID控制部分作为核心控制方法最重要的部分，对装置整体的补偿性能和工作稳定性有着绝对的影响。本专利所涉及的平滑过渡式分段PID控制方法就是基于此类内容的关键技术。

发明内容

本发明的目的在于公开一种链式静止无功发生器的平滑过渡式分段PID控制方法，该方法以串联型H桥单元电压源逆变器硬件为基础，采用同步旋转变换法进行负荷无功指令电流提取，平滑过渡式分段PID控制方法实现装置的核心控制调节，发明链式SVG静止无功发生器核心PID控制算法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种链式静止无功发生器的平滑过渡式分段PID控制方法，该方法采用三相H 桥级联型多电平逆变器的拓扑控制方式，链式SVG静止无功发生器等效为电压源，包括电网电压锁相TLL的步骤、负荷无功指令电流提取的步骤、平滑过渡式分段PID调节控制的步骤和SPWM调制输出的步骤。

本发明还具有如下特征：

所述的电网电压锁相TLL的步骤中，采用三相电网电压经Clark和Park坐标变换后得到                                                ，经过环路滤波器后改变压控振荡器的振荡频率，采用PID闭环控制对误差角度θ进行跟踪调节处理，最终得到电网电压的锁相角度的正/余弦值；

所述的负荷无功指令电流提取的步骤中，采用同步旋转变换法，即同步旋转d-q坐标的电流变换，将三相负载电流进行去零序处理，然后进行Park变换得到正序的d轴有功和q轴无功，再通过低通滤波环节采用LPF算法和反Park变换，生成三相正序有功基波，用三相用户负载瞬时波形减去三相正序有功基波便得到了需要补偿的三相正负序无功和谐波指令电流；

所述的平滑过渡式分段PID调节控制的步骤中，采用分段式PID的方法来提高增量式PID的控制效果，根据SVG设备的实际电流控制效果对控制区间设置多个分段参数，增加PID调节的灵活性使系统闭环控制更加稳定可靠；

所述的SPWM调制输出的步骤中，通过平滑过渡式分段PID闭环控制后输出的多路参考波数据通过并行数据总线传送给FPGA芯片，FPGA芯片根据串联电压波形叠加原理，产生多路错开一定角度的三角波数据，然后生成SPWM调制波，通过数据光纤下发到各个功率单元，功率单元根据SPWM调制波控制IGBT功率器件通断动作，然后经过并网电抗器滤波处理后输出无功电流，从而达到无功补偿的目的。

本发明的有益效果有：

本发明具有能够降低功率单元工作电压等级并能有效减少单元的连接数量，降低了成本、稳定性好；简化了复杂的PID控制过程，使其能够方便的应用到其他闭环控制场合，并能与其他如模糊PI、逆系统控制等复杂控制算法相结合使用的优点。

附图说明

图1为链式SVG静止无功发生器系统结构图；

其中1、交流电网，2 、用户负荷，3、链式SVG静止无功发生器控制部分，4 、链式SVG静止无功发生器逆变器部分；

图2为基于同步旋转变换的负荷无功指令电流提取方法结构图；

图3为链式SVG静止无功发生器平滑过渡式分段PID控制方法框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明：