[发明专利]一种SVG功率单元直流电容电压控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及无功补偿领域，尤其涉及一种SVG功率单元直流电容电压控制方法。

背景技术

链式结构SVG装置是基于H桥大功率逆变器串联的动态无功补偿装置，它的每一相都是由结构相同的H桥功率单元串联而成，三相链接采用星形连接，再经连接电抗器与电网相连。其具有如下优点：所需功率器件数量少，无须额外的钳位二极管或平衡电容；容易实现模块化，易于扩展，适用不同的电压等级。链式SVG可对中高压配电网中的非线性负载进行动态无功补偿和谐波治理，改善配电网电能质量。

在链式SVG中，功率单元直流电容彼此独立，而每个链节的并联损耗、开关损耗、调制比和脉冲延时等又存在差异，导致各个功率单元存在直流电容电压不平衡的问题。直流电容电压不平衡会带来许多不利的影响，电容电压的不平衡会使SVG输出电压的谐波畸变率增大，当其不平衡度较大时，某些链节的电容电压会偏高，影响到装置的安全运行，严重时会导致系统崩溃。

目前直流电容电压平衡控制多是通过外部的平衡控制电路来实现，通过外部平衡控制电路的方法可以简化控制程序的算法，但均需要额外的硬件电路和控制系统，增加了系统的成本和复杂性，降低了系统的可靠性。

发明内容

本发明的目的是提供一种SVG功率单元直流电容电压控制方法，采用分层控制的自身平衡控制算法实现功率单元直流电容电压平衡控制，确保装置的安全运行，并且成本低，系统可靠性高，以解决现有技术多采用集中控制，而导致的控制目标量之间容易发生干扰、直流电容电压一致性差、输出波形质量低等问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

一种链式SVG功率单元直流电容电压控制方法，其特殊之处在于：

1）采用三相换流链，三相换流链经电抗器与电网相连，每一相换流链由若干个链节功率单元串联而成，所述链节功率单元为单个H桥功率单元，H桥功率单元并联有直流电容支路；

2）经上层控制的主控制单元检测获得相应相的电网电压信号和电流信号，依据P-Q瞬时功率理论计算出瞬时补偿电流值；

3）上层控制的主控制单元通过电流调节算法将瞬时补偿电流转化为需要调节的各相换流链的电压，再与对应相的电网电压信号相加，得到用于系统中总的有功和无功控制的调节电压矢量；

4）依据上层控制的调节电压矢量计算下层控制的各链节功率单元的调节控制输出电压瞬时值；

5）以下层控制的链式SVG各链节功率单元电压的平均值作参考值，以链式SVG各链节功率单元的实际电压作为反馈值，计算用于调控各链节功率单元吸收有功的平衡控制输出电压微调量；

6）通过下层控制将链式SVG各链节功率单元的调节控制输出电压瞬时值叠加平衡控制输出电压微调量得到对应的链式SVG链节功率单元的实际控制输出量。

所述平衡控制输出电压微调量累积的结果是与SVG输出电流方向平行的矢量，即一个纯有功电压矢量，当链节功率单元的电压偏低时叠加一个与电流方向相同的矢量，当链节功率单元电压偏高时叠加一个与电流方向相反的矢量。

步骤5进一步包括：

1）检测链式SVG每相各链节功率单元的电容直流电压，计算每相直流电压的平均值与相应相各链节的电容直流电压的差值；

2）通过PI调节对差值进行调节；

3）调节结果与电容直流电压平均值相关的系数K相乘后，再除以SVG的输出电流，得到输出电压的微调量，K的取值为0.01。

所述链节功率单元为一个单相全桥逆变电路，包括左右两个桥臂和与之并联的一个直流电容支路，每个桥臂由两个功率器件串联组成，每个桥臂的串联功率器件的结点做为外电路的连接点。

本发明的有益效果为：采用分层控制的方法，上层控制采用主控制单元由瞬时电流跟踪以实现系统中总的有功和无功控制，下层通过调节各链节功率单元叠加电压矢量来实现链节间有功的合理分配，保证直流电容电压平衡，各链节功率单元平衡控制输出电压的微调量的代数和接近于零，因此可有效保证下层平衡控制仅是对链节功率单元间有功进行合理分配，不会影响到上层控制，解决了集中控制的控制目标量之间易出现干扰的问题；与上层控制解耦，控制特性好，参数设计简单；只改变链节单元的有功而不影响其无功，直流电容电压一致性好，输出波形质量高。

附图说明

图1是本发明实施例所述链式结构SVG主电路拓扑结构图；

图2是本发明实施例所述链式结构SVG的基于分层控制的电容电压平衡控制算法总图；

图3是本发明实施例所述链节内平衡控制算法框图。