[发明专利]一种基于电压空间矢量的低压静止无功发生器的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低压静止无功发生器的控制方法，特别是一种基于电压空间矢量的低压STATCOM控制方法。

背景技术

配电网中存在大量的感性器件(如输电线路、变压器等)，造成电力系统无功功率不足，用户侧电压下降；随着电力电子器件的快速发展和广泛应用，配电网中存在大量的谐波源，电力系统出现诸如：电压(电流)发生畸变，三相电压不平衡，电压波动与闪变等电能质量问题，STATCOM装置是交流柔性输电的一部分，不仅可以补偿电力系统中的无功功率，而且还可以以补偿的方式消除系统中的畸变电流或电压。准确的控制策略是STATCOM发挥良好性能的关键，可以使STATCOM输出电压或电流紧紧跟随指令电压或电流，实现零误差补偿，在低压用户侧，对STATCOM的响应速度和开关频率还有一定的要求，因此，完美的控制策略不仅应实现零误差补偿，更应该具有响应速度快，开关频率低的优点。

理论上可以通过采用某种控制器来准确获得低压STATCOM的输出电压，而后采用电压空间矢量法进行调制以输出相应的电压，但该算法开关频率高，响应速度慢，补偿效果不理想。

发明内容

本发明解决的技术问题是，针对现有控制技术的不足，提供一种基于电压空间矢量的低压静止无功发生器的控制方法，通过判断误差电流δ的位置，来切换不同的控制方法，以实现低压静止无功发生器补偿精度高，响应速度快，开关频率低的目的。

本发明的目的是这样实现的：该低压静止无功发生器控制方法，包括用于低压无功补偿和谐波抑制的低压静止无功发生器装置和控制方法；

该低压静止无功发生器装置的主电路为三相三桥臂的逆变电路；低压静止无功发生器采用三相三桥臂逆变电路，由6个电力电子器件和直流侧电容组成，负载为带感性负载的三相全桥整流电路，该负载消耗无功功率，产生谐波电流。

该低压静止无功发生器方法为：

1)根据低压静止无功发生器的实际输出电流和指令电流，确定其误差电流矢量δ：δ＝I_c^*-I_c；

2)确定低压静止无功发生器等效误差电压的约束条件为：其中T为采样周期；

3)低压静止无功发生器采用电压空间矢量的调制方式，为了便于在α-β坐标系上直接控制，减少切换开关时造成的电压波动，控制低压静止无功发生器输出电压矢量在正六边形的内切圆中，内切圆半径为

4)采用双滞环的控制方法，该方法是将低压静止无功发生器指令电流与实际电流的差值与两个滞环相比较，滞环内环环宽为I_w1，滞环外环环宽为I_w0，根据位置的不同分为外环，内环，死区三个部分，若差值位于内环，则开关器件不动作，维持不变；若差值位于外环，则精确计算低压静止无功发生器输出的指令电压，使其能实现无静差补偿；若差值位于内环，采用最优电压矢量法，在保证补偿精度的情况下尽可能的减小开关频率；

5)将误差电流δ与滞环环宽相比较，可知误差电流有外环，内环，死区三个位置；

6)当||δ||>I_w0时，确定误差电流在外环，为了提高系统的补偿精度，电流内环采用内模控制器准确计算STATCOM的输出电压u_c^*；

7)当I_w1<||δ||<I_w0时，确定误差电流在内环，系统处于稳定状态，为了减小开关频率，采用最优电压矢量法控制低压静止无功发生器在一个采样周期中输出一个基本电压矢量；

8)当||δ||<I_w1时，误差电流位于死区，开关状态保持不变，提高系统的稳定性。

所述步骤中，I_c^*表示低压静止无功发生器的指令电流；I_c表示低压静止无功发生器的实际输出电流；δ表示低压静止无功发生器指令电流与输出电流的差值；u_c^*表示低压静止无功发生器输出的指令电压；u_c表示低压静止无功发生器输出的实际电压；T为采样周期；u_dc表示低压静止无功发生器主电路中的直流侧电容电压；I_w0表示滞环外环的环宽；I_w1表示滞环内环的环宽。