[發明專利]一種級聯STATCOM變流單元容錯方法

有效

• 申請號: 201410566074.1
• 申請日: 2014-10-20
• 公開（公告）號: CN105515023B
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）人: 李俊;劉嘉;薄翠梅;張廣明
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: H02J3/26
• 分類號: H02J3/26;H02J3/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

發明公開了一種級聯STATCOM變流單元的故障冗余方法，首先檢測各H橋輸出電流和直流側電壓，判斷系統是否出現故障，系統發生故障時旁路故障H橋，通過對變流單元的三相直流側電壓差別控制，穩定故障相各H橋模塊的電壓，將變流單元改造為三相不對稱系統，然后通過中心點偏移技術與載波移相調制策略實現STATCOM變流單元輸出三相對稱的線電壓。使用本發明的故障容錯方法可以在H橋故障時僅旁路故障H橋，直接提高了變流器H橋單元的利用率。

技術領域

本發明涉及一種級聯STATCOM的變流單元容錯方法。

背景技術

隨著我國國民經濟及科技水平的快速發展，電能質量成為電力部門和電力用戶共同關注的焦點，特別是隨著各種電子裝置和精密設備的廣泛應用，使得用戶希望供電企業能夠提供高效優質的電能。而電力系統中異步電動機、變壓器、電弧爐尤其是電力電子裝置廣泛應用，工業領域中很多企業日耗電量巨大，負荷呈非線性和沖擊性，引發了多種電能質量問題，主要包括功率因數低、諧波含量高、三相不平衡、功率沖擊、電壓閃變和電壓波動。

STATCOM作為較為有效的調壓手段，它的無功電流輸出可在很大電壓變化范圍內恒定，在電壓低時仍能提供較強的無功支撐，并且可從感性到容性全范圍內連續調節。此外，STATCOM還可以抑制電壓閃變，提高系統暫態穩定水平。

目前高壓STATCOM多采用級聯結構，但是隨著級聯數量的增加，系統發生故障的概率也會增加。所以級聯STATCOM必須要有相應的冗余措施。目前常用的冗余方法主要有以下缺陷：

1.采用冷預備冗余容錯方式，系統出現故障時，預備H橋投入運行時需要一個充電過程，系統動態性能較差，其動態特性如圖1所示，故障發生瞬間的電容電壓波形如圖2所示。

2.使用熱預備冗余容錯方式，當采用直流母線法實現的高壓 STATCOM，直流側電壓由二極管整流提供，故障時為了保障系統的正常運行，必須切除非故障相相同位置的H橋，因此系統H橋利用率不高，故障時刻電網動態特性如圖3所示，故障發生瞬間的電容電壓波形如圖4所示。

3.使用熱預備冗余容錯方式，采用交流母線法實現的高壓 STATCOM，直流側電壓有DC/DC變換器提供，故障時為了保障系統的正常運行，常通過故障相模塊升壓以保障系統的正常運行，這增加了直流側器件的選型成本。

發明內容

本發明的目的是提供級聯結構的STATCOM一種的冗余容錯方式，當系統出現故障時，可以不切除非故障相相同位置H橋模塊，且不需要提升故障相非故障H橋模塊的電壓，以達到提高H橋利用率以及降低H橋器件選型成本的目的。

為達上述目的，本發明的冗余容錯技術主要包括以下步驟：

1.檢測三相負載電流，計算并提取負載側無功電流，用于補償電網中的無功功率。

2.故障前，將各H橋直流側電壓之和與設定電壓值送入PI控制器，得到直流側電壓控制有功分量，通過指令有功分量的控制，使變流單元吸收電網有功功率，實現直流側電壓的平穩。

3.故障后，旁路故障H橋，將各相H橋直流側電壓送入故障冗余控制器，輸出指令有功分量以抑制變流單元的三相耦合特性，實現故障狀態下的各相電壓穩定。

4.將檢測提取的電網無功電流與輸出指令有功分量通過前饋解耦環節得到指令電壓信號實現變流單元的間接電流控制。

5.根據系統的故障運行狀態，故障前坐標變換法將指令電壓信號轉換為三相調制信號，故障后將指令電壓信號送入調制參數修正模塊以實現故障狀態下的參數修正。

6.最后通過載波移相調制方式使變流單元輸出三相電壓，以補償電網無功功率。

本發明提供的故障冗余容錯方法具有以下優點