[發明專利]基于改進瞬時無功功率的STATCOM控制系統及方法

無效

• 申請號: 201310576582.3
• 申請日: 2013-11-18
• 公開（公告）號: CN103560528A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 劉少宇;馬幼捷;李毅;周雪松;高明杰;高峰;王銀明;徐明;王平;趙希輝;鄭宇清
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網新源張家口風光儲示范電站有限公司;天津理工大學
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;H02J3/26
• 代理公司: 天津天麓律師事務所 12212
• 代理人: 王里歌

1.一種基于改進瞬時無功功率的STATCOM控制系統，其特征在于它包括采集電路、控制電路、驅動電路、主電路和保護電路；其中，所述采集電路的輸入端連接外部電網中的電壓互感器，其輸出端連接控制電路的輸入端；所述控制電路的輸出端連接驅動電路上的輸入端；所述驅動電路的輸出端連接主電路的輸入端；所述主電路的輸出端輸出補償電流信號反饋給電網；所述保護電路輸入端連接直流母線電流互感器，其輸出端連接控制電路的輸入端。

2.根據權利要求1所述一種基于改進瞬時無功功率的STATCOM控制系統，其特征在于所述采集電路由電壓互感器、二極管D11、二極管D12、電容C11、電阻R11、放大電路OP07、電阻R21、電阻R22、電阻R23、電阻R24、二極管D21、二極管D22組成；將采集的信號處理后送入控制電路模數轉換模塊端口，其連接為常規連接。

3.根據權利要求2所述一種基于改進瞬時無功功率的STATCOM控制系統，其特征在于所述電壓互感器采用TA10104—2K臥式穿芯微型精密交流電壓互感器。

4.根據權利要求1所述一種基于改進瞬時無功功率的STATCOM控制系統，其特征在于所述控制電路由模數轉換模塊、DSP芯片、數據存儲模塊組成；所述數模裝換模塊輸入端與采集電路輸出端連接，其輸出端與DSP芯片輸入端呈雙向連接；所述DSP輸入端同時與保護電路輸出端相連接，其輸出端與驅動電路輸入端連接，同時與數據存儲模塊呈雙向連接。

5.根據權利要求4所述一種基于改進瞬時無功功率的STATCOM控制系統，其特征在于所述模數轉換模塊采用TI公司的ADC轉換芯片ADS8364；所述DSP芯片采用TMS320F2812PDSP芯片，它具有18K*16bit的片上RAM，128K片內FLASH，128K板上存儲器，與上位機通過RS232接口通信。

6.根據權利要求1所述一種基于改進瞬時無功功率的STATCOM控制系統，其特征在于所述驅動電路由驅動芯片、電阻R31、電阻R32、電阻R33、電阻R34、電阻R35、電阻R36、電容C31、電容C32、二極管D31、穩壓管DW1、穩壓管DW2組成；將驅動信號輸入主電路觸發IGBT；所述驅動芯片采用富士公司生產的混合IC驅動器EXB841。

7.根據權利要求1所述一種基于改進瞬時無功功率的STATCOM控制系統，其特征在于所述主電路由三相逆變橋式電路和電容C構成；所述每個橋臂均有一個IGBT開關管和一個二極管反并聯而成，每個橋臂的一端分別連接電網的三相線路，另一端連接電容C；所述每個IGBT開關管的門極接受驅動電路發出的驅動信號；所述IGBT采用EUPEC公司生產的IGBT模塊，型號為BSM50GB120DN。

8.根據權利要求1所述一種基于改進瞬時無功功率的STATCOM控制系統，其特征在于所述保護電路由電流傳感器、LM311比較器、電阻R41、電阻R42電阻R43、電阻R44、電容C41、電容C42組成。檢測逆變橋輸入直流母線上的電流，輸出信號送入控制電路DSP的INT中斷口；所述電流傳感器采用日本HINooE公司生產的直測式霍爾效應電流傳感器HAPS一200/4。

9.一種基于改進瞬時無功功率的STATCOM檢測與控制系統及方法，其特征在于包括以下步驟：

（1）將采集電路檢測得到的電壓信號輸入控制電路的模數轉換模塊進行轉換。

（2）將模數轉換模塊輸出的數字信號輸入控制電路的DSP芯片。

（3）DSP芯片利用得到的數字信號進行無功電流的計算，調節后得到所需補償量的大小，然后將補償量轉化為調制信號，再計算SPWM脈沖發出響應的SPWM脈沖，送入驅動電路。

（4）驅動電路發出信號控制主電路中6個IGBT開關器件的通斷。

（5）主電路中的各橋臂根據接收到的信號決定各橋臂的通斷以產生期望補償的無功電流。

10.根據權利要求9所述一種基于改進瞬時無功功率的STATCOM檢測與控制系統及方法，其特征在于所述步驟（3）中的無功電流檢測計算由以下步驟構成：

①將采集電路得到的電壓信號通過控制電路的DSP芯片進行坐標變換；

②經過坐標變化的信號在DSP芯片中進行數字低通濾波得到其直流分量，直流分量通過DSP芯片實時計算得到電壓基波正序分量的初相角θ；

θ=tg-1[ed--eq-](ed-≥0)π+tg-1[ed--eq-](ed-<0)]]>

③DSP芯片對采集電路中得到的電壓信號進行移相，其中移相是將圖(4)中的正弦信號sin/cos，進行相位修正，修正角為θ，移相后的電壓信號相位為sin(ωt+θ)和cos(ωt+θ)。

④依據步驟③中得到的移相后的電網電壓信號，在DSP芯片中依據坐標變換公式T對電網電流信號進行坐標變換，同時經過坐標變化的信號繼續在DSP芯片中進行數字低通濾波得到其直流分量，再經過坐標反變換公式T^-1得到無功電流的指令信號。

其中，

T=23gsin(ωt+θ)sin(ωt-2π3+θ)sin(ωt+2π3+θ)-cos(ωt+θ)-cos(ωt-2π3+θ)-cos(ωt+2π3+θ)]]>

T-1=23gsin(ωt+θ)-cos(ωt+θ)sin(ωt-2π3+θ)-cos(ωt-2π3+θ)sin(ωt+2π3+θ)-cos(ωt+2π3+θ).]]>