本发明专利技术涉及一种基于H桥级联型STATCOM改进的软启动方法。其特征在于，该方法的主要步骤为：STATCOM启动时，串联接入限流电阻，控制各单元开关器件脉冲信号使之能够最大化的吸收电网提供的有功能量，对装置进行预充电；预充电完成后，切除限流电阻，装置转入空载运行阶段；空载运行阶段，采用电压逐步升高法提供直流侧电压给定值；直流侧电压稳定上升至给定值，转入带载运行阶段，启动过程完毕。本发明专利技术所提供的装置软启动方法自预充电阶段对各单元开关器件的脉冲信号进行控制，不仅大大减小了预充电阶段装置输出电流的谐波畸变率，还有效地提高了预充电阶段直流侧电压稳态值；直流侧电压给定值采用电压逐步升高法提供，使得直流侧电容电压能够平稳无超调的升至给定值。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种基于H桥级联型STATCOM改进的软启动方法。其特征在于，该方法的主要步骤为：STATCOM启动时，串联接入限流电阻，控制各单元开关器件脉冲信号使之能够最大化的吸收电网提供的有功能量，对装置进行预充电；预充电完成后，切除限流电阻，装置转入空载运行阶段；空载运行阶段，采用电压逐步升高法提供直流侧电压给定值；直流侧电压稳定上升至给定值，转入带载运行阶段，启动过程完毕。本专利技术所提供的装置软启动方法自预充电阶段对各单元开关器件的脉冲信号进行控制，不仅大大减小了预充电阶段装置输出电流的谐波畸变率，还有效地提高了预充电阶段直流侧电压稳态值；直流侧电压给定值采用电压逐步升高法提供，使得直流侧电容电压能够平稳无超调的升至给定值。【专利说明】—种基于H桥级联型STATCOM改进的软启动方法
本专利技术涉及H桥级联型静止同步补偿器，特别是一种基于H桥级联型STATCOM改进的软启动方法。
技术介绍
H桥级联型STATCOM具有模块化、易扩展的优点，在中、高压无功补偿领域具有广泛的应用前景。H桥级联型STATCOM主电路拓扑结构如图1所示，装置每相有η个逆变单元级联而成，每个逆变单元直流侧有独立的电容用于储能，为STATCOM提供直流电压支撑。STATCOM三相换流链星形连接，通过连接电抗器并连接入电网。图1中L为装置的连接电抗器，udcl,udcn分别为A相单元I与单元η的直流侧电容电压。 软启动技术是静止同步补偿器实用化的关键技术之一。由于STATCOM的交流侧电感值很小，直流侧仅有电容，如果不经过软启动过程直接将较大的指令电流送给指令跟踪控制电路，将产生很大的冲击电流，导致直流侧电压波动较大，对开关器件的安全造成威胁。软启动主要目的是抑制启动过程中的电流冲击和直流侧电容电压超调等不利因素，保证装置能安全平稳地启动并顺利投入运行。 目前STATCOM所采用的软启动方法包含以下三个步骤: 步骤(1)预充电 预充电电路如图2所示，装置启动时，闭合断路器KMl，KM2保持关断状态，封闭各单元开关器件的触发脉冲，使之始终保持关断状态。系统利用限流电阻与级联各单元续流二极管对直流侧电容进行充电。 步骤⑵切除限流电阻 在预充电阶段，STATCOM处于不控整流状态，直流侧电容电压缓慢上升至稳定值，待直流侧电压达到稳定状态后，闭合KM2，切除限流电阻。 步骤(3) STATCOM电压外环软启动 限流电阻切除后，装置转入空载运行阶段。为避免冲击电流和电容电压波动较大，空载运行阶段对电流指令加以控制使得直流侧电容电压能平稳无超调的达到参考给定值，待单元直流侧电压升至给定值，装置转入带载运行阶段，启动过程完毕。 上述基于H桥级联型STATCOM的软启动方法存在以下缺点: (I)在预充电阶段，STATCOM处于不控整流状态，此时装置输出电流波形质量较差，预充电过程装置向电网注入了大量谐波，极易对电网造成污染。 (2)理想情况下H桥级联型STATCOM在预充电阶段可与电网等效为三组级联的单相桥式不可控整流电路，由此可计算出预充电阶段直流侧电容电压所能升至的稳态值为: 【权利要求】1.一种基于H桥级联型STATCOM改进的软启动方法，H桥级联型STATC0M三相为星形连接，通过电抗器并联接入电网与负载之间，其特征在于启动过程包含以下步骤: 步骤1:预充电，装置启动时，在装置进线端串联接入限流电阻，对各单元开关器件的脉冲信号进行控制，使装置能够在预充电阶段最大化的吸收电网侧提供的有功功率； 步骤2:切除限流电阻，通过并联在各单元直流侧电容上的电压传感器采集各单元直流侧电压瞬时值，经计算求取单元直流侧电压平均值，待直流侧电压平均值缓慢升至稳态值时，切除限流限流电阻； 步骤3:STATC0M空载运行，限流电阻切除后装置转入空载运行阶段，采用给定电压逐步升高法控制单元直流侧电容电压平稳无超调的达到给定值； 步骤4:STATC0M带载运行，对步骤2所计算出的单元直流侧电压平均值进行监测，单元直流侧电压平均值按照给定电压的斜坡函数升至给定值后，装置转入带载运行阶段，软启动过程完毕。2.根据权利要求1所述的基于H桥级联型STATCOM改进的软启动方法，其特征在于:所述步骤I中由于预充电阶段装置交流侧串联接入阻值较大的限流电阻R，连接电抗器感抗值可忽略不计，因此装置输出电压、电流基本同相位，H桥级联型STATCOM每相吸收的有功功率为: P = U0.10 (I) 式中U。为装置每相输出电压有效值，10为装置每相吸收有功电流有效值，令装置输出电压与网侧电压相位相同，可得: Us = R* 10+U0 (2) 式中Us为电网相电压有效值，R为限流电阻，将式⑵带入式⑴可得:由式3可知，当装置输出电压相位与电网电压同相且输出相电压有效值R = f时，装置在启动阶段吸收电网提供的有功功率可达到最大化，具体实现方法为:通过网侧电压传感器采样可得三相电网电压瞬时值，对采样所得数据进行运算，即可生成一组相位与电网电压相同、幅值为电网相电压一半的正弦波信号，将此正弦波信号作为调制波输入调制单元，通过调制单元所输出的脉冲信号控制功率器件即可实现预充电阶段吸收有功能量最大化。3.根据权利要求1所述的基于H桥级联型STATCOM改进的软启动方法，其特征在于:所述步骤3中给定电压逐步升高法采用斜坡函数作为给定信号，直流侧电容电压给定值4从预充电阶段达到的稳态电压Ud开始递增，每个基波周期给定值递增AuA个基波周期后达到参考给定值，表达式为:式，其中t为直流侧电容电压给定值从稳态电压Ud达到电压参考给定值的时间，Ts为基波周期。【文档编号】H02J3/18GK104135015SQ201410331424【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年7月12日 优先权日:2014年7月12日 【专利技术者】周娟, 杨擎, 杜少通, 王福均, 宋振浩, 郑婉玉, 刘马隆, 高超绪, 魏琛, 王晓莹, 楚程媛, 汪山林 申请人:中国矿业大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于H桥级联型STATCOM改进的软启动方法，H桥级联型STATCOM三相为星形连接，通过电抗器并联接入电网与负载之间，其特征在于启动过程包含以下步骤：步骤1：预充电，装置启动时，在装置进线端串联接入限流电阻，对各单元开关器件的脉冲信号进行控制，使装置能够在预充电阶段最大化的吸收电网侧提供的有功功率；步骤2：切除限流电阻，通过并联在各单元直流侧电容上的电压传感器采集各单元直流侧电压瞬时值，经计算求取单元直流侧电压平均值，待直流侧电压平均值缓慢升至稳态值时，切除限流限流电阻；步骤3：STATCOM空载运行，限流电阻切除后装置转入空载运行阶段，采用给定电压逐步升高法控制单元直流侧电容电压平稳无超调的达到给定值；步骤4：STATCOM带载运行，对步骤2所计算出的单元直流侧电压平均值进行监测，单元直流侧电压平均值按照给定电压的斜坡函数升至给定值后，装置转入带载运行阶段，软启动过程完毕。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周娟，杨擎，杜少通，王福均，宋振浩，郑婉玉，刘马隆，高超绪，魏琛，王晓莹，楚程媛，汪山林，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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