[发明专利]一种基于DSP的STATCOM控制系统及其控制方法

摘要

一种基于DSP的STATCOM控制系统，其特征在于它包括信号调理电路单元、DSP控制单元、工业控制计算机单元以及驱动电路单元；其中，所述DSP控制单元由补偿电流检测模块和控制及脉冲触发模块构成；其控制方法包括采集电网实时电压电流信息，通过瞬时无功功率理论算法完成谐波检测和无功计算，并将结果传送给所述的DSP控制模块，控制所述补偿模块的投入与切除；其优越性在于装置简单；响应速度快；动作精确可靠；数据计算和数据处理能力强。

主权项

一种基于DSP的STATCOM控制系统，其特征在于它包括信号调理电路单元、DSP控制单元、工业控制计算机单元以及驱动电路单元；其中，所述DSP控制单元由补偿电流检测模块和控制及脉冲触发模块构成；所述补偿电流检测模块的输入端与信号调理电路单元的输出端连接，其输出端与控制及脉冲触发模块的输入端连接；所述控制及脉冲触发模块的输入端与工业控制计算机单元呈双向连接，其输出端与驱动电路单元的输入端连接；所述驱动电路单元的输出端输出驱动信号控制STATCOM的电力电子开关的通断；所述补偿电流检测模块是由FPGA检测模块构成，通过瞬时无功功率理论完成谐波分析和无功计算；所述DSP控制单元由DSP控制模块、锁相环电路、缺相保护装置、过电流保护装置、过电压保护装置、温度保护装置、键盘模块、上位机模块、RS‑232C通信模块、A/D采样模块、数据存储器扩展模块和液晶显示模块构成；其中，所述锁相环电路、缺相保护装置、过电流保护装置、过电压保护装置、温度保护装置、键盘模块、上位机模块、RS‑232C通信模块、A/D采样模块、数据存储器扩展模块、液晶显示模块分别与DSP控制模块的输出端连接；所述DSP控制模块与信号调理电路单元通过FPGA检测模块连接；所述控制系统的控制方法为：①电压互感器、电流互感器采集电网的实时电压电流信息，由所述的信号调理电路单元进行数据的初步调理；②运用瞬时无功功率理论算法完成谐波检测和无功计算，并将结果传送给所述的DSP控制模块，DSP控制模块根据FPGA检测模块检测数据，控制补偿模块的投入与切除；③DSP控制模块根据FPGA检测到的无功补偿容量，DSP控制模块能够确定需要投入或切除的STATCOM；④通过profibus总线和DSP控制模块，对触发脉冲模块进行控制，并通过PWM的输出触发驱动电路，使得逆变器中IGBT器件动作，从而控制STATCOM的投入或者切除，实现补偿容量的变化；所述控制方法的具体过程为：(1)无功补偿控制器在运行时，所述的电压互感器、电流互感器采集电网的实时电压电流信息，通过A/D采样模块对电流电压信号进行数模转换，由所述的信号调理电路单元进行数据的初步调理，并经所述的FPGA检测模块进行信息处理后送入DSP控制模块，得出电网的无功补偿容量；(2)根据需要进行的无功补偿容量，DSP控制模块确定需要投入或者切除的STATCOM，通过所述的Profibus总线模块向STATCOM发出控制信号，通过DSP控制模块对触发脉冲模块进行控制，通过PWM的输出触发驱动电路，使得逆变器中IGBT器件动作；STATCOM则根据获得控制信号作出具体投入或者切除动作，完成无功补偿，实现补偿容量的变化；(3)无功补偿控制器通过监测各单体模块的工作状态，包括工作时间、负荷、温度，管理中将工作时间长、温度高的模块优先切除，休息时间长的模块优先切入；同时保证各模块工作在额定状态；当监测到有模块过热或故障时，控制并联冗余模块和该模块进行切换，将该模块及时切除；(4)当电网波谷时，DSP控制模块控制补偿模块切除部分投入模块；当电网波峰时，DSP控制模块发出指令，增加投入子模块数目；(5)当子模块发生故障或损坏时，控制器根据异常数据快速判断具体的损坏子模块，及时将此子模块负担的容量转移至其他子模块，之后发出指令将此子模块退出运行，以便对其进行更换；根据程序设定，当子模块安全运行至一定时间后，会由空闲子模块替换运行子模块，并尽量保持各子模块运行时间的平衡，使子模块自然损耗程度相当。