[發明專利]一種基于模塊化多電平換流器的STATCOM不平衡補償控制方法

有效

• 申請號: 201310532376.2
• 申請日: 2013-10-31
• 公開（公告）號: CN103532156A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 羅安;徐千鳴;周發云;王逸超;何志興;謝龍裕;曹曉輝;劉亞昕
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: H02J3/26
• 分類號: H02J3/26;H02J3/18;H02M7/483;H02M7/5387
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 馬強

1.一種基于模塊化多電平換流器的STATCOM不平衡補償控制方法，模塊化多電平換流器包括三個并聯的橋臂，每個橋臂由上橋臂、下橋臂組成，所述上橋臂、下橋臂均包括電感和多個串聯的半H橋子模塊，所述上橋臂的電感與所述下橋臂的電感串聯，所述三個橋臂并聯接入三相電網和負載之間組成STATCOM；其特征在于，該方法為：

1）檢測模塊化多電平換流器所有半H橋子模塊電容電壓，求和后除以6得到模塊化多電平換流器三相直流側電壓平均值U_dc，將模塊化多電平換流器直流側電壓給定值與平均值U_dc相減后，通過PI控制器調節后輸出一個調壓指令信號I_dc；

2）檢測負載電流i_la、i_lb、i_lc，運用瞬時無功功率理論分離出需要補償的無功和負序電流指令i_lfa、i_lfb、i_lfc；

3）將調壓指令信號I_dc分別乘以模塊化多電平換流器各橋臂的電網電壓同步信號，疊加到無功和負序電流指令中，得到模塊化多電平換流器三個橋臂輸出電流指令為

其中，ω為電網電壓的基波角頻率；

4）根據模塊化多電平換流器電路關系，求得模塊化多電平換流器三個橋臂調制信號d_a、d_b、d_c，表達式為：

da=1Udc[ea-LeqT(ica*-ica)]db=1Udc[eb-LeqT(icb*-icb)]dc=1Udc[ec-LeqT(icc*-icc)]]]>

其中，T為載波控制周期；L_eq為模塊化多電平換流器等效電感，L_eq值為所述上橋臂電感或下橋臂電感L的值的一半；e_a、e_b、e_c為三相電網電壓，i_ca、i_cb、i_cc為模塊化多電平換流器三個橋臂輸出電流；

5）根據模塊化多電平換流器上、下橋臂調制波互補原理，由調制信號d_a、d_b、d_c得到模塊化多電平換流器三個上橋臂調制信號d_ap、d_bp、d_cp、三個下橋臂調制信號d_an、d_bn、d_cn：

dap=-1Udc[ea-LeqT(ica*-ica)]dan=1Udc[ea-LeqT(ica*-ica)]dbp=-1Udc[eb-LeqT(icb*-icb)]dbn=1Udc[eb-LeqT(icb*-icb)];dcp=-1Udc[ec-LeqT(icc*-icc)]dcn=1Udc[ec-LeqT(icc*-icc)]]]>

6）檢測模塊化多電平換流器三個上橋臂電流i_ap、i_bp、i_cp，三個下橋臂電流i_an、i_bn、i_cn，各橋臂的上、下橋臂電流相加后乘以0.5獲得各橋臂之間的環流實際值i_cira、i_cirb、i_circ；

7）將模塊化多電平換流器各橋臂與三相電網連接點的電壓與模塊化多電平換流器輸出電流相乘后經過帶阻濾波器，獲得模塊化多電平換流器各橋臂與三相電網有功功率交換的平均值P_0a、P_0b、P_0c，將所述有功功率平均值除以直流側電壓給定值得到模塊化多電平換流器三個橋臂之間的環流給定值

8）將所述環流給定值與所述環流實際值i_cira、i_cirb、i_circ相減后的結果乘以虛擬電阻R_v，得到模塊化多電平換流器各橋臂間的環流控制電壓信號，將環流控制電壓信號除以直流側電壓給定值獲得相間環流控制修正信號Δd_a、Δd_b、Δd_c；

9）將相間環流控制修正信號Δd_a、Δd_b、Δd_c疊加到調制信號d_a、d_b、d_c中，獲得模塊化多電平換流器三個上橋臂調制信號給定值和三個下橋臂調制信號給定值dan*,dbn*,dcn*;]]>

10）利用載波移相脈寬調制方法調制上述上、下橋臂調制信號給定值，得到模塊化多電平換流器三個上橋臂各半H橋子模塊的開關信號S_apj、S_bpj、S_cpj和三個下橋臂各半H橋子模塊的開關信號S_anj、S_bnj、S_cnj，開關信號驅動半H橋子模塊的開關臂獲得期望的電壓輸出。