[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

（一）技術領域：

本發明屬于電力系統靜止同步補償器（StaticSynchronous?Compensator——STATCOM）檢測與控制技術領域，尤其是一種基于改進瞬時無功功率的STATCOM控制系統及方法。

（二）背景技術：

靜止同步補償器（STATCOM）是屬于靈活柔性交流輸電系統（FACTS）的重要組成部分，是當今無功補償領域最新技術的代表。隨著大功率電力電子器件的日趨發展，STATCOM在電力系統中的應用也越來越廣泛。在配電網中，STATCOM能有效解決電壓波動、電壓暫降、電壓不平衡、諧波污染等多種電能質量問題。因此成為當前電氣工程領域研究的熱點之一。

STATCOM的基本原理是利用可關斷大功率電力電子器件（如IGBT，GTO等）組成自換相橋式電路，經過電抗器并聯在電網上，適當地調節橋式電路交流側輸出電壓的幅值和相位，或者直接控制其交流側電流，就可以使該電路吸收或者發出滿足要求的無功電流，實現動態無功補償的目的。能否準確和快速的檢測出無功電流是無功補償技術的關鍵。所以STATCOM的準確檢測方法的研究顯得尤為重要。目前廣泛應用的瞬時無功功率檢測方法只能在理想電網電壓情況下可以準確地檢測出系統中的無功電流。其原因是在電網電壓不對稱時，電壓的實際過零點與電壓基波過零點存在有相位差。而實際的電網電壓波形很多情況下都存在不同程度的畸變和不對稱。

（三）發明內容：

本發明目的在于提供一種基于改進瞬時無功功率的STATCOM控制系統及方法，它可以克服現有瞬時無功功率檢測算法的不足，通過dq變換同步提取出電壓和電流的基波正序分量，經過坐標變換，移相、從而得出電流基波正序無功分量，能實時的檢測出三相電壓畸變且不對稱時基波正序無功電流，是一種計算精度高、檢測準確性高的控制系統，方法簡單易行。

本發明的技術方案：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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。