專利名稱：基于pam逆變器的級聯(lián)statcom控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)電能質(zhì)量無功補償中的靜止同步補償器，特別是涉及一種基于PAM逆變器的STATCOM控制方法。
背景技術(shù)：
靜止同步補償器(STATCOM)可以有效補償無功功率，維持接入點的電壓穩(wěn)定，從而達(dá)到改善電能質(zhì)量的目的。相比傳統(tǒng)的靜止無功補償器(SVC) ,STATCOM具有更好的無功功率特性和電壓穩(wěn)定特性，而級聯(lián)多電平結(jié)構(gòu)，除了具有輸出電壓諧波小、損耗低、成本低等優(yōu)點外，還具有結(jié)構(gòu)簡單、所需器件少、易于擴展和模塊化的特點，是大容量多電平的最佳選擇，也是近年來研究的熱點。脈沖調(diào)制方式是減少逆變器輸出電壓中所含低次諧波成分的有效方法，同時又具·有調(diào)整輸出頻率和輸出電壓的功能，因此在電氣工程及電力工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。到目前為止，脈沖調(diào)制方式主要有脈沖幅度調(diào)制(PAM)、脈沖寬度調(diào)制(PWM)、脈沖頻率調(diào)制(PFM) 3種。其中前兩種調(diào)制方式使用較多，特別是PWM方式以其良好的變壓變頻特性和諧波抑制效果在變流系統(tǒng)控制、電機控制及其他電氣工業(yè)領(lǐng)域受到普遍重視.但是PWM系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)、控制、操作、調(diào)試和維護(hù)方面都相對比較復(fù)雜和困難，加上PWM方法實施過程中一些措施的影響，如死區(qū)時間的存在會使變頻器不能完全精確地復(fù)現(xiàn)PWM控制信號的理想波形，不能精確地實現(xiàn)控制目標(biāo)，或產(chǎn)生更多諧波并造成輸出轉(zhuǎn)矩脈動，或使電流、磁鏈跟蹤性能變差，這些因素都使得PWM方式在某些應(yīng)用場合不能得到令人滿意的控制效果。而作為受關(guān)注程度遠(yuǎn)不如PWM方式的PAM方式，則具有開關(guān)損耗低、控制簡單、系統(tǒng)效率高等特點；同時，PAM方式能夠以較低的開關(guān)頻率達(dá)到與PWM方式相近的諧波消除效果，這也是PAM方式的一個顯著優(yōu)點。

發(fā)明內(nèi)容
針對某些應(yīng)用場合并不需要調(diào)壓，只需要改善輸出電壓波形、減少諧波含量，本發(fā)明提出了一種基于PAM逆變器的STATCOM控制方法。該方法根據(jù)求解最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)，求解各個H橋的開關(guān)角度，最后疊加得到所期望輸出的電壓波形；而在解決直流側(cè)電壓平衡問題上采用H橋調(diào)制比循環(huán)交換控制方案；針對待補償無功的變化提出了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)PI控制器以調(diào)節(jié)PI參數(shù)。本發(fā)明采取以下技術(shù)方案基于PAM逆變器的STATCOM控制方法，其特征在于它能夠根據(jù)所需要補償無功功率的變化，通過PAM調(diào)制方法在較低的開關(guān)頻率下實現(xiàn)無功補償?shù)哪康?，對于不同的接入?fù)載選擇相應(yīng)的PI控制器參數(shù)，以適應(yīng)負(fù)載的變化。一種基于PAM逆變器的級聯(lián)STATCOM控制方法，包括下列步驟SI :電網(wǎng)待補償?shù)臒o功功率和補償器器輸出的參考無功功率通過PI調(diào)節(jié)得到補償器輸出的無功功率；S2 :把上述無功功率帶入公式(I)中的Q通過計算得到電源電壓與STATCOM輸出電壓間的偏移角度δ ；
. TJ2 p = ^Ls-m2S
Γ Ri
n = '-JLs[n25
(2Λ(I)Us為電網(wǎng)電壓，R為連接電抗器的電阻；P為STATCOM從電力系統(tǒng)吸收的有功功 率P ;Q為向電力系統(tǒng)提供的無功功率；S3 :由鎖相環(huán)得到的初相角加上所得到偏移角度δ正弦化后得到PAM逆變器所需要的參考電壓波形；S4 :參考電壓通過PAM調(diào)制計算各個H橋的開關(guān)角度最終疊加得到無功補償器各相輸出的補償電壓；S5 :針對所需補償無功的變化采用一種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)PI控制器，其控制器參數(shù)kp、Iii由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在線整定，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)根據(jù)系統(tǒng)的運行狀態(tài)，通過自學(xué)習(xí)和權(quán)值的調(diào)整，在線整定PI控制器的參數(shù)，以期達(dá)到性能指標(biāo)的最優(yōu)。較佳地，所述方法采用PAM逆變器脈沖調(diào)制的方法。較佳地，所述方法采用H橋調(diào)制比循環(huán)交換控制方案。較佳地，所述方法采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)控制器以自動調(diào)節(jié)PI參數(shù)。其次為了解決直流側(cè)電壓平衡問題，采用H橋調(diào)制比循環(huán)交換控制方案，每經(jīng)過一個基頻周期對每個H橋觸發(fā)脈沖進(jìn)行一次輪換，經(jīng)過十個基頻周期完成一個循環(huán)，這樣使得在平均意義上直流側(cè)電壓達(dá)到平衡。本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點1.逆變器采用PAM調(diào)制方案，相對于PWM能在較低的開關(guān)頻率下得到相同的諧波消除和無功補償效果；2.該設(shè)計解決了直流側(cè)電壓不平衡的問題和需補償無功功率變化是PI參數(shù)的整定問題；3.該方法在工程實際中易于實現(xiàn)。


圖I為鏈?zhǔn)絊TATCOM的主電路結(jié)構(gòu)原理圖；圖2為STATCOM穩(wěn)態(tài)運行時輸出電壓和電流的向量圖；圖3a為各個單相逆變H橋矢量迭加后的電壓波形；圖3b為調(diào)制比循環(huán)交換操作流程示意圖；圖4為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)控制器示意圖；圖5為本發(fā)明一種基于PAM逆變器的級聯(lián)STATCOM控制方法的流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。圖I是鏈?zhǔn)絊TATCOM的主電路結(jié)構(gòu)原理圖，每相由多個單相逆變橋(H橋)串聯(lián)而成，三相各自獨立，容易實現(xiàn)分相控制。圖2為STATCOM穩(wěn)態(tài)運行時輸出電壓和電流的向量圖，其中Us為電網(wǎng)電壓，U1為補償器輸出電壓，Λ U為Us和U1的向量差，I1為補償器輸出電流，R和X分別為連接電抗器的電阻和電感。經(jīng)公式推導(dǎo)后可得STATCOM從電力系統(tǒng)吸收的有功功率P和向電力系統(tǒng)提供的無功功率Q為
權(quán)利要求
1.一種基于PAM逆變器的級聯(lián)STATCOM控制方法，其特征在于，包括下列步驟 Si:電網(wǎng)待補償?shù)臒o功功率和補償器器輸出的參考無功功率通過PI調(diào)節(jié)得到補償器輸出的無功功率； 52:把上述無功功率帶入公式(I)中的Q通過計算得到電源電壓與STATCOM輸出電壓間的偏移角度S ;
2.如權(quán)利要求I所述的一種PAM逆變器的級聯(lián)STATCOM控制方法，其特征在于所述方法采用PAM逆變器脈沖調(diào)制的方法。
3.如權(quán)利要求I所述的種基于PAM逆變器的級聯(lián)STATCOM控制方法，其特征在于所述方法采用H橋調(diào)制比循環(huán)交換控制方案。
4.如權(quán)利要求I所述的種基于PAM逆變器的級聯(lián)STATCOM控制方法，其特征在于所述方法采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)控制器以自動調(diào)節(jié)PI參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于PAM逆變器的級聯(lián)STATCOM控制方法，包括下列步驟S1電網(wǎng)待補償?shù)臒o功功率和補償器器輸出的參考無功功率通過PI調(diào)節(jié)得到補償器輸出的無功功率；S2根據(jù)上述無功功率計算得到電源電壓與STATCOM輸出電壓間的偏移角度δ；S3由鎖相環(huán)得到的初相角加上所得到偏移角度δ正弦化后得到PAM逆變器所需要的參考電壓波形；S4參考電壓通過PAM調(diào)制計算各個H橋的開關(guān)角度最終疊加得到無功補償器各相輸出的補償電壓；S5針對所需補償無功的變化采用一種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)PI控制器，其控制器參數(shù)kp、ki由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在線整定，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)根據(jù)系統(tǒng)的運行狀態(tài)，通過自學(xué)習(xí)和權(quán)值的調(diào)整，在線整定PI控制器的參數(shù)，以期達(dá)到性能指標(biāo)的最優(yōu)。
文檔編號H02M7/49GK102904259SQ20121026975
公開日2013年1月30日 申請日期2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月31日
發(fā)明者鄭益慧, 李立學(xué), 王昕 , 周荔丹, 隋龍弟, 李軍良, 王艷華, 謝寧, 王濱 申請人:上海交通大學(xué), 吉林省電力有限公司四平供電公司, 國家電網(wǎng)公司