一种静止同步补偿电路及其解耦控制方法技术

本发明专利技术公开了一种静止同步补偿电路，包括静止同步补偿器，静止同步补偿器输出端串接电容器Cc后接入配电系统。本发明专利技术还公开了一种基于上述的静止同步补偿电路的解耦控制方法，步骤包括：步骤1、通过电压互感器检测网侧PCC与Cc上的交流电压us和ucs，通过电流互感器检测无功补偿电流ic；步骤2、通过直流电压检测电路得到直流电容器C上的电压udc；步骤3、列出VSC交流侧电压平衡方程和Cc上的电压电流关系式；步骤4、对静止同步补偿器采用电压外环和电流内环的双环控制。本发明专利技术的装置和方法，启动性能明显提升；开关器件电压应力明显降低，降低了补偿装置输出电流的总谐波畸变率。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种静止同步补偿电路，包括静止同步补偿器，静止同步补偿器输出端串接电容器Cc后接入配电系统。本专利技术还公开了一种基于上述的静止同步补偿电路的解耦控制方法，步骤包括：步骤1、通过电压互感器检测网侧PCC与Cc上的交流电压us和ucs，通过电流互感器检测无功补偿电流ic；步骤2、通过直流电压检测电路得到直流电容器C上的电压udc；步骤3、列出VSC交流侧电压平衡方程和Cc上的电压电流关系式；步骤4、对静止同步补偿器采用电压外环和电流内环的双环控制。本专利技术的装置和方法，启动性能明显提升；开关器件电压应力明显降低，降低了补偿装置输出电流的总谐波畸变率。【专利说明】—种静止同步补偿电路及其解耦控制方法
本专利技术属于电力系统无功补偿
，涉及一种静止同步补偿电路，本专利技术还涉及一种基于该静止同步补偿电路的解耦控制方法。
技术介绍
在用户配电系统中，广泛使用的电力变压器、交流电机和交流电抗器等感性设备，它们从电网吸收大量的无功功率，增大了线路电流，在输电线路中产生额外的附加电能损耗；一些负荷的启动(如交流电机)引起的电压波动等电能质量问题会对大量的敏感用电设备造成严重影响。对电力系统中的无功功率进行快速的动态补偿，可以实现负载功率因数动态校正，降低线路损耗，提高电力系统的静态和动态稳定性，阻尼功率振荡，改善电压调整率，减少电压和电流的不平衡等。投切电容器对无功功率进行补偿在实际中得到了广泛应用。目前的电容器投切技术已由早期的机械断路器发展为晶闸管，减少了前者投切时的冲击电流和操作难度。但是，电容器进行无功补偿不能解决无功功率连续调节的问题，而且在实际应用中其占用的空间较大。采用恒直流电压控制的静止同步补偿器(STATC0M)作为一种并联型电能质量控制技术，因其响应速度快，可以发出连续可调的感性无功和容性无功，且不会引起谐振短路，能综合解决电网中电压波动与闪变、电流畸变、三相电压不平衡等电能质量问题。因此，STATC0M在配电网中颇受关注，成为现阶段配电网无功补偿和电能质量控制的发展方向。由于STATC0M是一种全电力电子技术智能装置，目前成本较高，而且随着开关器件耐压水平的增加，其价格呈指数规律增长。混合无功补偿技术是目前无功补偿技术发展的一个重要方向，它将电容器和静止同步补偿器结合在一起，可降低静止同步补偿器的容量要求。传统静止同步补偿电路由电容器和静止同步补偿器并联而成，在相同的负荷感性无功需求下，静止同步补偿器容量可降低一半。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种静止同步补偿电路，电容器与静止同步补偿器直接串联，这种拓扑可以降低静止同步补偿器的直流侧电压，从而降低补偿器对电力电子器件耐压水平的要求。本专利技术的另一目的是提供一种基于该静止同步补偿电路的解耦控制方法，实现与上述主电路拓扑对应的恒直流电压解耦控制。本专利技术采用的技术方案是，一种静止同步补偿电路，包括静止同步补偿器，静止同步补偿器输出端串接电容器C。后接入配电系统。本专利技术采用的另一技术方案是，一种基于上述的静止同步补偿电路的解耦控制方法，按照以下步骤具体实施:步骤1、通过电压互感器检测网侧PCC与C。上的交流电压Us和Ues，通过电流互感器检测无功补偿电流i。；步骤2、通过直流电压检测电路得到直流电容器C上的电压ud。；步骤3、列出VSC交流侧电压平衡方程和C。上的电压电流关系式；步骤4、对静止同步补偿器采用电压外环和电流内环的双环控制。本专利技术的有益效果是:静止同步补偿电路的启动性能明显优于传统静止同步补偿电路；静止同步补偿器的开关器件电压应力降低了 25%左右，同时有效降低了补偿装置输出电流的总谐波畸变率。【专利附图】【附图说明】图1是传统静止同步补偿电路的拓扑图；图2是本专利技术的静止同步补偿电路的拓扑图；图3是本专利技术静止同步补偿电路及传统静止同步补偿电路的无功补偿电流与逆变器输出电压关系曲线；图4是本专利技术结构中的静止同步补偿器dq坐标系下变量耦合示意图；图5是本专利技术结构中的静止同步补偿器直流电压控制结构框图；图6是本专利技术结构中的静止同步补偿器解耦控制框图；图7是本专利技术结构中的静止同步补偿器dq坐标系中q轴控制结构框图；图8是本专利技术静止同步补偿电路实施例1仿真结果波形；图9是传统静止同步补偿电路实施例1仿真结果波形；图10是本专利技术静止同步补偿电路实施例2仿真结果波形；图11是传统静止同步补偿电路实施例2仿真结果波形。【具体实施方式】下面结合附图和【具体实施方式】对本专利技术进行详细说明。图1是传统静止同步补偿电路的典型拓扑结构，电容器Cp与静止同步补偿器(STATC0M)并联接入配电系统，静止同步补偿器则由直流电容器C与电压源换流器VSC并联后与滤波电感L。再进行串联而成。通过调节VSC逆变输出电压U。与网侧电压Us的相对大小，动态连续补偿负荷变化的无功功率。图3中的线段AB表示静止同步补偿器的U。与其无功补偿电流之间的关系，线段BG表示Cp的无功补偿电流特性，线段EF表示传统静止同步补偿电路无功补偿电流I。与U。之间的关系。参照图2，本专利技术静止同步补偿电路的拓扑结构是，包括静止同步补偿器(STATC0M)，静止同步补偿器(STATC0M)输出端通过电容器C。后接入配电系统，静止同步补偿器还是由直流电容器C与电压源换流器VSC并联后与滤波电感L。再进行串联而成。通过调节VSC逆变输出电压U。与网侧电压Us的相对大小和极性，能够动态连续补偿负荷变化的无功功率。U。与无功补偿电流I。之间的关系如图3中的线段CD所示。本专利技术电路的拓扑结构中，VSC逆变输出电压U。始终低于网侧电压Us。图1和图2中VSC结构相同，每相桥臂由上下两个开关器件构成，承受无功补偿所需直流电压。本专利技术基于该静止同步补偿电路的解耦控制方法，基于图2所示的拓扑结构，按照以下步骤具体实施:步骤1、通过电压互感器检测网侧PCC电压Us与C。上的电压Ues，通过电流互感器检测无功补偿电流i。;步骤2、通过直流电压检测电路得到直流电容器C上的电压ud。；步骤3、列出VSC交流侧电压平衡方程和C。上的电压电流关系式，如式⑴所示:【权利要求】1.一种静止同步补偿电路，其特点在于:包括静止同步补偿器，静止同步补偿器输出端串接电容器C。后接入配电系统。2.根据权利要求1所述的静止同步补偿电路，其特点在于:所述的静止同步补偿器的交流滤波支路由滤波电感L。和电容器C。串接而成。3.一种基于权利要求1所述的静止同步补偿电路的解耦控制方法，其特点在于，按照以下步骤具体实施: 步骤1、通过电压互感器检测网侧PCC与C。上的交流电压Us和Ues，通过电流互感器检测无功补偿电流i。； 步骤2、通过直流电压检测电路得到直流电容器C上的电压ud。； 步骤3、列出VSC交流侧电压平衡方程和C。上的电压电流关系式； 步骤4、对静止同步补偿器采用电压外环和电流内环的双环控制。4.根据权利要求3所述的解耦控制方法，其特点在于，所述的步骤3中，VSC交流侧电压平衡方程和C。上的电压电流关系式，如式(I)所示: 5.根据权利要求3所述的解耦控制方法，其特点在于，所述的步骤4中，电压外环具体控制过程是:以Gtk(S)表示的静止同步补偿器直流电压控制器，根据直流指令电压、与其实际电压u本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种静止同步补偿电路，其特点在于：包括静止同步补偿器，静止同步补偿器输出端串接电容器Cc后接入配电系统。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：同向前，张新闻，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61