[发明专利]一种基于功率平衡的静止无功补偿器无功电流跟踪方法

摘要

本发明提供一种基于功率平衡的静止无功补偿器无功电流跟踪方法，首先对变压器低压侧的三相相电压和相电流进行采样，计算负载所需的无功功率，将其作为STATCOM的无功功率输出参考值，结合补偿点的电压计算STATCOM需要输出的纯无功参考电流，使得实际输出电流等于该纯无功参考电流时，补偿的无功功率与负载所需的无功功率平衡。将该纯无功参考电流进行dq0分解可提取出总参考电流的无功分量，将控制STATCOM直流电容电压的PI环节输出作为总参考电流的有功分量，从而可以对电流的有功和无功分量分别进行电流PI控制，控制STATCOM的输出。本发明中，STATCOM补偿点的设置不受负载电流测量点的限制，可以在变压器各侧灵活设置补偿点，从而合理选定补偿装置的输出电压和补偿电流大小。

主权项

1.一种基于功率平衡的静止无功补偿器无功电流跟踪方法，在整个过程中，保持对变压器低压侧三相相电压和相电流、静止无功补偿器补偿点的三相相电压及静止无功补偿器输出三相相电流进行等间隔采样，其特征在于，该方法包括下述具体过程：第1步 取当前采样时刻为计算开始时刻，设为t₀，设T为电网工频周期，利用t₀-T时刻到t₀时刻变压器低压侧的三相相电压和相电流的采样值数据，计算出t₀时刻低压侧三相相电压的幅值V_Lam、V_Lbm、V_Lcm和相位以及低压侧三相相电流的幅值I_Lam、I_Lbm、I_Lcm和相位计算相电压和相电流之间的相位差再计算得到t₀时刻负载所需的三相无功功率Q_L；第2步 利用t₀-T时刻到t₀时刻静止无功补偿器补偿点相电压的采样值数据，计算出t₀时刻补偿点处相电压的幅值V_Oam、V_Obm、V_Ocm和相位然后按照公式(1)(2)(3)计算出静止无功补偿器输出三相纯无功参考电流在t₀时刻的瞬时值i_QRa(t₀)、i_Qrb(t₀)、i_QRc(t₀)；第3步 将补偿点电压的合成电压矢量的方向作为dq0旋转坐标系的d轴方向时，输出电流矢量在d轴上的投影i_Od表示输出电流的有功分量，在q轴上的投影i_Oq表示输出电流的无功分量；据此对静止无功补偿器输出纯无功参考电流进行abc三相坐标系到dq0旋转坐标系的坐标变换，得到静止无功补偿器输出纯无功参考电流t0时刻的三相瞬时值i_QRa(t₀)、i_Qrb(t₀)、i_QRc(t₀)在dq0坐标系下的分量i_QRd(t₀)、i_QRq(t₀)、i_QRa(t₀)；并对采样得到的补偿点处静止无功补偿器实际输出相电流在t₀时刻的三相瞬时值i_Oa(t₀)、i_Ob(t₀)、i_Oc(t₀)进行坐标变换，分别得到它们在dq0旋转坐标轴下的分量i_Od(t₀)、i_Oq(t₀)、i_O0(t₀)；第4步 将控制静止无功补偿器直流电容电压的电压比例积分环节的输出作为t₀时刻总参考电流的有功分量i_Rd(t₀)；将上述第3步计算得到的t₀时刻纯无功参考电流的q轴分量i_QRq(t₀)作为总参考电流的q轴无功分量i_Rq(t₀)，计算出i_Rd(t₀)与i_Od(t₀)的差值Δi_d(t₀)，以及i_Rq(t₀)与i_Oq(t₀)的差值Δi_q(t₀)；第5步 把上述第4步得到的Δi_d(t₀)和Δi_q(t₀)分别通过电流比例积分环节运算使得系统稳定运行，此时电流比例积分环节的输出量分别作为静止无功补偿器电压控制量在dq0坐标系下的d轴分量v_Pd(t₀)和q轴分量v_Pq(t₀)，把电压控制量的0轴分量v_P0(t₀)设为0；对v_Pd(t₀)、v_Pq(t₀)、v_P0(t₀)进行dq0旋转坐标系到abc三相坐标系的坐标变换，得到abc坐标系下PWM脉冲发生器的调制波信号瞬时值v_Pa(t₀)、v_Pb(t₀)、v_Pc(t₀)；第6步 将调制波信号瞬时值v_Pa(t₀)、v_Pb(t₀)、v_Pc(t₀)经过PWM调制生成脉冲信号控制静止无功补偿器中电力电子器件的开关，控制静止无功补偿器输出交流电压和电流；第7步 等待下一个采样时刻，转入第1步，重复执行第1步到第7步，直至关机。