[发明专利]一种静止无功补偿器在电网非对称故障下的控制方法

摘要

本发明涉及静止无功补偿器在电网非对称故障下的控制方法，属于电力系统的电网稳定控制技术领域；该方法考虑了电网并网点电压不对称时串联单相桥式静止无功补偿器内三相产生环流的条件以及环流对直流电容电压的影响特性，采用按照各相电网电压的比例设定无功参考电流的方法，防止电网发生非对称故障时静止无功补偿器三相电容电压失衡以及过流，确保装置持续稳定运行。该方法物理意义明晰、实现简单、性能优异，所涉及的静止无功补偿器在电网非对称故障下的控制方法应用于大电网动态无功补偿设备控制时，可在提高静止无功补偿器的安全运行范围，提高电网暂态电压稳定性。

主权项

一种静止无功补偿器(STATCOM)在电网非对称故障下的控制方法，其特征在于：对于串联单相桥式静止无功补偿器，当电网发生非对称故障时，静止无功补偿器接入电网点的三相电压为不对称状态。控制静止无功补偿器各相输出的无功电流与该相电网电压成正比，以确保串联单相桥式静止无功补偿器的三相直流电容电压均衡，装置内部没有环流，可以持续稳定运行。该方法具体包括以下步骤：1)在一个控制周期到来时，实时测量静止无功补偿器接入电网点的三相电压瞬时值v_ab、v_bc、v_ca，经过锁相环计算得到三相电压相位计算三相电压的幅值V_ab、V_bc、V_ca；2)设定串联单相桥式静止无功补偿器三相电容电压的参考值U_{DC_ab_ref}、U_{DC_bc_ref}、U_{DC_ca_ref}。测量三相电容电压_{UDC_ab}、U_{DC_bc}、U_{DC_ca}。三相电容电压的参考值与测量值之差经过一个PI调节器计算得到控制直流电容电压的三相相位偏差δ_ab、δ_bc、δ_ca。PI调节器的传递函数为：其中s为复频率，K_v和T_v分别为比例系数和积分时间常数；3)计算三相电流参考值的相位角θ_ab、θ_bc、θ_ca，其计算公式如下：其中α为无功功角，取值规则为：当需要静止无功补偿器发出感性无功时，α＝π/2；当需要静止无功补偿器发出容性无功时，α＝‑π/2；4)设定静止无功补偿器(STATCOM)输出无功功率Q_ref，计算静止无功补偿器(STATCOM)三相电流参考值的幅值I_{ab_ref}、I_{bc_ref}、I_{ca_ref}，计算公式如下：$I_{\mathrm{ab}\_\mathrm{ref}}={2V}_{\mathrm{ab}}{Q}_{\mathrm{ref}}/(V_{\mathrm{ab}}^2+V_{\mathrm{bc}}^2+V_{\mathrm{ca}}^2)$$I_{\mathrm{bc}\_\mathrm{ref}}=2V_{\mathrm{bc}}{Q}_{\mathrm{ref}}/(V_{\mathrm{ab}}^2+V_{\mathrm{bc}}^2+V_{\mathrm{ca}}^2)$$I_{\mathrm{ca}\_\mathrm{ref}}=2V_{\mathrm{ca}}{Q}_{\mathrm{ref}}/(V_{\mathrm{ab}}^2+V_{\mathrm{bc}}^2+V_{\mathrm{ca}}^2)$5)计算静止无功补偿器(STATCOM)三相电流瞬时参考值i_{ab_ref}、i_{bc_ref}、i_{ca_ref}，计算公式如下：i_{ab_ref}＝I_{ab_ref}sin(θ_ab)i_{bc_ref}＝I_{bc_ref}sin(θ_bc)i_{ca_ref}＝I_{ca_ref}sin(θ_ca)6)测量静止无功补偿器(STATCOM)三相电流i_ab、i_bc、i_ca，计算静止无功补偿器(STATCOM)三相电流测量值i_ab、i_bc、i_ca与参考值i_{ab_ref}、i_{bc_ref}、i_{ca_ref}之间的差值，经过PI调节器计算出静止无功补偿器(STATCOM)需要输出的电压增量Δv_ab、Δv_bc、Δv_ca。其中PI调节器的传递函数为：其中s为复频率，K_i和T_i分别为比例系数和积分时间常数；7)根据静止无功补偿器(STATCOM)接入电网点的三相电压值与静止无功补偿器(STATCOM)需要输出的电压增量计算静止无功补偿器(STATCOM)的三相电压参考值e_ab、e_bc、e_ca，计算公式如下：e_ab＝v_ab‑Δv_abe_bc＝v_bc‑Δv_bce_ca＝v_ca‑Δv_ca将静止无功补偿器(STATCOM)的三相电压参考值e_ab、e_bc、e_ca作为调制波送至PWM脉冲发生器，有PWM脉冲发生器计算产生静止无功补偿器(STATCOM)各个串联单相桥需要的驱动脉冲，并等待下一个控制周期到来时，转步骤1)。