[发明专利]66kV储能型链式STATCOM装置及其频率支撑控制方法

权利要求书

1.一种66kV储能型链式STATCOM装置，其特征在于，拓扑为三相星型接线结构且每相电路的结构相同，所述每相电路包括N个首尾串联的功率模块，所述每个功率模块通过一个滤波电抗L_f与一个电池模块并联，所述滤波电抗L_f用于缓冲功率模块直流侧流入电池模块的二次脉动功率；其中，所述功率模块为1个H桥模块与直流电容C并联组成的电路。

2.根据权利要求1所述66kV储能型链式STATCOM装置，其特征在于，其还包括连接于66kV高压电网、每相电路间的并网电抗器L_s。

3.一种基于66kV储能型链式STATCOM装置的频率支撑控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：根据同步发电机的惯性方程建立储能型链式STATCOM装置的有功功率闭环传递函数；

S2：根据所述有功功率闭环传递函数，确定自然振荡角频率ω_S和阻尼系数ξ，并通过最优二阶系统的定义确定阻尼系数D；

S3：根据特性关系建立等效转动惯量自适应控制函数；

S4：根据所述等效转动惯量自适应控制函数确定自适应控制策略，并进行惯量控制，结合电池系统的荷电状态SOC调整输出的有功功率，实现频率支撑。

4.根据权利要求3所述基于66kV储能型链式STATCOM装置的频率支撑控制方法，其特征在于，步骤S1中，所述有功功率闭环传递函数为：

其中，U_g为系统电压幅值，E为储能型链式STATCOM输出电压幅值，X_s为连接电抗，J为等效惯量常数，K_d为有功下垂系数，ω_n为额定电角速度，D为等效阻尼系数，s为微分算子，P_e(s)为储能型链式STATCOM装置输出电磁功率，P_ref(s)为储能型链式STATCOM装置有功功率参考值；

所述自然振荡角频率ω_S和阻尼系数ξ的计算公式为：

所述等效转动惯量自适应控制函数为：

其中，J₀为稳态时的等效转动惯量，k为调节系数，δ(δ＞0)为动作阈值，ω为实时电角速度。

5.根据权利要求4所述基于66kV储能型链式STATCOM装置的频率支撑控制方法，其特征在于，步骤S4中，所述自适应控制策略为：

检测系统频率，同时检测电池模块的荷电状态SOC；

当|dω/dt|＞δ，且(ω-ω_n)(dω/dt)＞0，且SOC_minSOCSOC_max时，等效转动惯量J增加，储能型STATCOM装置放电，输出有功功率；

当|dω/dt|＞δ，且(ω-ω_n)(dω/dt)0，且SOC_minSOCSOC_max时，等效转动惯量J减小，储能型STATCOM装置充电，吸收有功功率；

当|dω/dt|＞δ，且SOCSOC_min或SOCSOC_max时，储能型STATCOM装置停止充放电；

当|dω/dt|≤δ，储能型STATCOM装置进行无功功率调节；其中，SOC_min为SOC阈值下限，SOC_max为SOC阈值上限。

6.根据权利要求5所述基于66kV储能型链式STATCOM装置的频率支撑控制方法，其特征在于，根据储能型链式STATCOM装置的等效电容、额定电压和额定角频率确定稳态时的等效转动惯量J₀，所述等效转动惯量稳态初始值J₀的计算公式为：

其中，N为三相STATCOM级联模块个数，C_eq为功率模块等效电容，U_cn为功率模块额定直流电压。