[發(fā)明專(zhuān)利]一種H橋級(jí)聯(lián)型靜止同步補(bǔ)償器的輸出諧波抑制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010637752.4
• 申請(qǐng)日: 2020-07-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111799796A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邢超;李勝男;奚鑫澤;徐志;何鑫;劉明群;郭成;向川
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院
• 主分類(lèi)號(hào): H02J3/01
• 分類(lèi)號(hào): H02J3/01;H02J3/18
• 代理公司: 北京弘權(quán)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11363
• 代理人: 逯長(zhǎng)明;許偉群

本申請(qǐng)公開(kāi)了一種H橋級(jí)聯(lián)型靜止同步補(bǔ)償器的輸出諧波抑制方法，所述方法依次包括以下步驟：在CPS?SPWM調(diào)制基礎(chǔ)上，增加電壓前饋控制環(huán)節(jié)；將每段直流電容器的平均電壓控制可分為平均控制和平衡控制。對(duì)H橋級(jí)聯(lián)型STATCOM輸出諧波抑制的調(diào)制性能進(jìn)行優(yōu)化；增加電流解耦控制環(huán)節(jié)；將低通濾波器輸出的dq軸分量作為PI前饋解耦控制的參考指令電流，控制補(bǔ)償信號(hào)實(shí)現(xiàn)電流無(wú)靜差跟蹤及諧波治理，實(shí)現(xiàn)參數(shù)的獨(dú)立控制與追蹤，提高補(bǔ)償器輸出的電壓和電流質(zhì)量，進(jìn)而降低靜止同步補(bǔ)償器的輸出諧波含量，優(yōu)化靜止同步補(bǔ)償器的控制性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及電力系統(tǒng)的電力電子應(yīng)用領(lǐng)域，尤其涉及一種H橋級(jí)聯(lián)型靜止同步補(bǔ)償器的輸出諧波抑制方法。

背景技術(shù)

隨著電力電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用，電網(wǎng)中的諧波污染日趨嚴(yán)重。同時(shí)，多數(shù)電力電子設(shè)備功率因數(shù)較低，給電網(wǎng)帶來(lái)了額外的無(wú)功負(fù)擔(dān)。因此，抑制諧波及提高功率因數(shù)已引起人們的廣泛關(guān)注。近年來(lái)，隨著軌道交通的迅速發(fā)展，以牽引供電系統(tǒng)為代表的大容量單相負(fù)載對(duì)電能質(zhì)量的影響日益突出。電力系統(tǒng)中其它單相負(fù)荷，如單相電弧爐、加熱裝置等，亦會(huì)引起嚴(yán)重的電能質(zhì)量問(wèn)題。由于這些負(fù)荷具有隨機(jī)性，必然需要高性能的諧波抑制及無(wú)功補(bǔ)償裝置對(duì)其進(jìn)行治理。

靜止同步補(bǔ)償器(static synchronous compensator,STATCOM)作為靈活柔性交流輸電系統(tǒng)的重要組成部分，優(yōu)勢(shì)在于可提高電網(wǎng)電壓暫態(tài)穩(wěn)定性，補(bǔ)償不平衡負(fù)荷及濾除負(fù)荷諧波等，因此被廣泛應(yīng)用于電網(wǎng)樞紐變電站、礦山、海上風(fēng)電及電氣化鐵路。然而，對(duì)級(jí)聯(lián)H橋有源電力濾波器的應(yīng)用研究尚處于起步階段，且研究?jī)?nèi)容主要涉及三相系統(tǒng)，級(jí)聯(lián)H橋有源電力濾波器在單相系統(tǒng)中的應(yīng)用研究還非常少。因此，研究級(jí)聯(lián)H橋大功率單相有源電力濾波器具有非常重要的理論及現(xiàn)實(shí)意義。

但靜止同步補(bǔ)償器同時(shí)帶來(lái)了一系列相關(guān)問(wèn)題，其中鏈?zhǔn)窖a(bǔ)償器使用的電力電子設(shè)備及非線(xiàn)性負(fù)載不僅給電網(wǎng)帶來(lái)諧波污染而且對(duì)電能質(zhì)量造成影響。而且電網(wǎng)電壓受各種不可預(yù)測(cè)因素的影響，電壓的實(shí)時(shí)波動(dòng)造成輸出諧波成分的增加。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环NH橋級(jí)聯(lián)型靜止同步補(bǔ)償器的輸出諧波抑制方法，以解決在單極倍頻載波移相的基礎(chǔ)上，低頻電壓對(duì)輸出電流造成影響，同時(shí)補(bǔ)償器的輸出電壓和電流質(zhì)量較低的問(wèn)題。

一種H橋級(jí)聯(lián)型靜止同步補(bǔ)償器的輸出諧波抑制方法，在CPS-SPWM調(diào)制基礎(chǔ)上，所述方法包括：

增加電壓前饋控制環(huán)節(jié)；將每段直流電容器的平均電壓控制可分為平均控制和平衡控制。對(duì)H橋級(jí)聯(lián)型STATCOM輸出諧波抑制的調(diào)制性能進(jìn)行優(yōu)化；

增加電流解耦控制環(huán)節(jié)；將低通濾波器輸出的dq軸分量作為PI前饋解耦控制的參考指令電流，控制補(bǔ)償信號(hào)實(shí)現(xiàn)電流無(wú)靜差跟蹤及諧波治理。

所述電壓前饋控制環(huán)節(jié)被配置為通過(guò)對(duì)每段直流電容器的平均電壓進(jìn)行控制；每相平均電壓u_{dc_ave}通過(guò)如下公式計(jì)算，每相平均電壓u_{dc_ave}的調(diào)制遵循其參考電壓u_dcref；

其中，表示經(jīng)逆變后將dq坐標(biāo)下的直流量轉(zhuǎn)為交流量時(shí)a、b、c三相的電壓向量值，表示經(jīng)逆變后a相的分量。

所述電流解耦控制環(huán)節(jié)被配置為在d軸電流和q軸電流調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)中加入電流信息的分量，引入電流解耦后d軸電流和q軸電流參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)獨(dú)立控制，將n次諧波分量通過(guò)dqn旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換可得到諧波電流直流量，其中d(s)為電流控制環(huán)的延時(shí)環(huán)節(jié)，解耦因子為ωL。

所述電壓前饋控制環(huán)節(jié)和電流解耦控制環(huán)節(jié)的矢量電流表達(dá)式為：