链式三角型STATCOM的冗余容错控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种链式三角型STATCOM的冗余容错控制方法及装置，包括：统计三相换流链中H桥子模块的故障块数；若故障块数小于预设的冗余模块数，则根据三相中各相中的H桥子模块运行块数调整各相的三角载波、直流电压指令值，并使故障的H桥子模块闭锁脉冲，下发旁路开关动作信号；若大于，将H桥子模块故障信号上报并进行跳闸操作，结束；判断旁路开关合闸是否正常，若正常，利用前馈型电流虚拟阻抗改进电流环控制，动态调节直流电压环PI控制器参数改进直流电压响应进行冗余容错处理，结束；若不正常，则将旁路开关拒动故障信号上报并进行跳闸操作，结束。该方案针对故障过程的扰动进行实时补偿，保持暂态过程中系统传递函数的稳定。

Redundant Fault Tolerant Control Method and Device for Chain Triangular STATCOM

【技术实现步骤摘要】
链式三角型STATCOM的冗余容错控制方法及装置
本专利技术涉及冗余容错
，特别涉及一种链式三角型STATCOM的冗余容错控制方法及装置。
技术介绍
随着经济及科技水平的快速发展，电能质量成为电力部门和电力用户共同关注的焦点，特别是随着各种电子装置和精密设备的广泛应用，使得用户希望供电企业能够提供高效优质的电能。而电力系统中异步电动机、变压器、电弧炉尤其是电力电子装置广泛应用，工业领域中很多企业日耗电量巨大，负荷呈非线性和冲击性，引发了多种电能质量问题，主要包括功率因数低、谐波含量高、三相不平衡、功率冲击、电压闪变和电压波动。STATCOM(staticsynchronouscompensator，静止同步补偿器)作为较为有效的调压手段，它的无功电流输出可在很大电压变化范围内恒定，在电压低时仍能提供较强的无功支撑，并且可从感性到容性全范围内连续调节。此外，STATCOM还可以抑制电压闪变，提高系统暂态稳定水平。STATCOM分为星型、三角型两种结构。星型拓扑的容量较小，三角型拓扑的功率等级较大。目前高压STATCOM多采用级联结构，但是随着级联数量的增加，系统发生故障的概率也会增加。所以级联STATCOM必须要有相应的冗余措施。申请号为CN201410566074.1、名称为《一种新型级联STATCOM变流单元容错方法》的专利申请文件中提到一种级联结构的STATCOM冗余容错方法，该方法包括如下步骤：1.检测三相负载电流iaL、ibL、icL，计算并提取负载侧无功电流ΔIq，用于补偿电网中的无功功率。2.故障前，将各H桥直流侧电压之和与设定电压值送入PI控制器，得到直流侧电压控制有功分量ΔId，通过指令有功分量的控制，使变流单元吸收电网有功功率，实现直流侧电压的平稳。3.故障后，旁路故障H桥，将各相H桥直流侧电压Udci送入故障冗余控制器，输出指令有功分量ΔId以抑制变流单元的三相耦合特性，实现故障状态下的各相电压稳定。4.将检测提取的电网无功电流ΔIq与输出指令有功分量ΔId通过编号2的前馈解耦环节得到指令电压信号Vd与Vq实现变流单元的间接电流控制。5.根据系统的故障运行状态，故障前采用编号5中的坐标变换法将指令电压信号Vd与Vq转换为三相调制信号Va、Vb、Vc，故障后将指令电压信号Vd与Vq送入调制参数修正模块以实现故障状态下的STATCOM参数修正。6.最后通过载波移相调制方式使变流单元输出三相电压Va、Vb、Vc，以补偿电网无功功率。该方法使得当系统出现故障时，可以只旁路而不切除非故障相相同位置H桥子模块，直接提高了H桥子模块的利用率，但是该方法无法通过动态调节PI控制器的参数改进直流电压环路。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种链式三角型STATCOM的冗余容错控制方法及装置，通过前馈型电流虚拟阻抗改进了电流闭环传递函数，通过动态调节直流电压环比例积分控制器参数改进了直流电压环传递函数，针对故障过程的扰动进行了实时补偿，保持了暂态过程中系统传递函数的稳定。该链式三角型STATCOM的冗余容错控制方法包括：统计三相换流链中H桥子模块的故障块数；将所述故障块数与预设的冗余模块数进行比较；若所述故障块数小于预设的冗余模块数，则根据三相中各相中的H桥子模块运行块数调整各相的三角载波、直流电压指令值，并使故障的H桥子模块闭锁脉冲，下发H桥子模块旁路开关动作信号；若所述故障块数大于预设的冗余模块数，将H桥子模块故障信号上报并进行跳闸操作，结束；判断旁路开关合闸是否正常，若正常，利用前馈型电流虚拟阻抗改进电流环控制，得到改进的电流环控制传递函数，根据改进的电流环控制传递函数动态调节直流电压环比例积分控制器参数改进直流电压响应，得到改进的直流电压环传递函数，根据所述改进的电流环控制传递函数和所述改进的直流电压环传递函数进行冗余容错处理，结束；若不正常，则将旁路开关拒动故障信号上报并进行跳闸操作，结束。该链式三角型STATCOM的冗余容错控制装置包括：统计模块，用于统计三相换流链中H桥子模块的故障块数；比较模块，用于将所述故障块数与预设的冗余模块数进行比较；开关跳闸动作模块，用于在所述故障块数小于预设的冗余模块数时，根据三相中各相中的H桥子模块运行块数调整各相的三角载波、直流电压指令值，并使故障的H桥子模块闭锁脉冲，下发H桥子模块旁路开关动作信号；在所述故障块数大于预设的冗余模块数时，将H桥子模块故障信号上报并进行跳闸操作，结束；判断模块，用于判断旁路开关合闸是否正常；冗余容错处理模块，用于在旁路开关合闸正常时，利用前馈型电流虚拟阻抗改进电流环控制，得到改进的电流环控制传递函数，根据改进的电流环控制传递函数动态调节直流电压环比例积分控制器参数改进直流电压响应，得到改进的直流电压环传递函数，根据所述改进的电流环控制传递函数和所述改进的直流电压环传递函数进行冗余容错处理，结束；开关跳闸动作模块还用于：在旁路开关合闸不正常时，将旁路开关拒动故障信号上报并进行跳闸操作，结束。本专利技术实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述所述链式三角型STATCOM的冗余容错控制方法。本专利技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述所述链式三角型STATCOM的冗余容错控制方法的计算机程序。在本专利技术实施例中，通过前馈型电流虚拟阻抗改进了电流闭环传递函数，通过动态调节直流电压环比例积分控制器参数改进了直流电压环传递函数，针对故障过程的扰动进行了实时补偿，保持了暂态过程中系统传递函数的稳定。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的一种链式三角型STATCOM的冗余容错控制方法流程图；图2是本专利技术实施例提供的一种链式三角型STATCOM的电路图；图3是本专利技术实施例提供的改进的冗余控制方案设计下调制比变化示意图；图4是本专利技术实施例提供的一种改进的电流环控制传递函数框图；图5是本专利技术实施例提供的一种改进的电压环控制传递函数框图；图6是本专利技术实施例提供的采用动态虚拟阻抗改进控制系统传递函数的三角型STATCOM控制方法总体框图；图7是本专利技术实施例提供的改进的电流环控制伯德图；图8是本专利技术实施例提供的改进的电压环控制伯德图；图9是本专利技术实施例提供的一种链式三角型STATCOM的冗余容错控制装置结构框图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术实施例中，提供了一种链式三角型STATCOM的冗余容错控制方法，如图1所示，该方法包括：步骤1：统计三相换流链中H桥子模块的故障块数；步骤2：将所述故障块数与预设的冗余模块数进行比较；步骤3：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种链式三角型STATCOM的冗余容错控制方法，其特征在于，包括：统计三相换流链中H桥子模块的故障块数；将所述故障块数与预设的冗余模块数进行比较；若所述故障块数小于预设的冗余模块数，则根据三相中各相中的H桥子模块运行块数调整各相的三角载波、直流电压指令值，并使故障的H桥子模块闭锁脉冲，下发H桥子模块旁路开关动作信号；若所述故障块数大于预设的冗余模块数，将H桥子模块故障信号上报并进行跳闸操作，结束；判断旁路开关合闸是否正常，若正常，利用前馈型电流虚拟阻抗改进电流环控制，得到改进的电流环控制传递函数，根据改进的电流环控制传递函数动态调节直流电压环比例积分控制器参数改进直流电压响应，得到改进的直流电压环传递函数，根据所述改进的电流环控制传递函数和所述改进的直流电压环传递函数进行冗余容错处理，结束；若不正常，则将旁路开关拒动故障信号上报并进行跳闸操作，结束。

【技术特征摘要】
1.一种链式三角型STATCOM的冗余容错控制方法，其特征在于，包括：统计三相换流链中H桥子模块的故障块数；将所述故障块数与预设的冗余模块数进行比较；若所述故障块数小于预设的冗余模块数，则根据三相中各相中的H桥子模块运行块数调整各相的三角载波、直流电压指令值，并使故障的H桥子模块闭锁脉冲，下发H桥子模块旁路开关动作信号；若所述故障块数大于预设的冗余模块数，将H桥子模块故障信号上报并进行跳闸操作，结束；判断旁路开关合闸是否正常，若正常，利用前馈型电流虚拟阻抗改进电流环控制，得到改进的电流环控制传递函数，根据改进的电流环控制传递函数动态调节直流电压环比例积分控制器参数改进直流电压响应，得到改进的直流电压环传递函数，根据所述改进的电流环控制传递函数和所述改进的直流电压环传递函数进行冗余容错处理，结束；若不正常，则将旁路开关拒动故障信号上报并进行跳闸操作，结束。2.如权利要求1所述的链式三角型STATCOM的冗余容错控制方法，其特征在于，利用前馈型电流虚拟阻抗改进电流环控制，得到改进的电流环控制传递函数，包括：实时获取直流电压；根据所述直流电压确定动态调制比；根据所述动态调制比获得阻抗的增益系数和阻抗函数；根据所述动态调制比和阻抗函数，获得改进后的电流闭环传递函数。3.如权利要求2所述的链式三角型STATCOM的冗余容错控制方法，其特征在于，利用前馈型电流虚拟阻抗方法改进电流环控制，得到改进的电流环控制传递函数，具体包括：按照如下方式根据所述直流电压确定动态调制比：其中，kpwmt为t时刻的动态调制比；uline_peakt为t时刻的电网线电压；udc_abt为t时刻H桥子模块电压和；Zlr为包含电阻、电感的系统阻抗；Zlr(s)表示将系统阻抗进行拉普拉斯变换到频域变量；kpwm0是故障前的动态调制比；uline_peak为故障前的电网线电压，Npm为总的H桥子模块数；udc_e为H桥子模块的额定电压；Gdt(s)为控制算法与通信等延时；Gop_i(s)为电流开环传递函数；Gsam(s)为电流采样延时；s表示进行拉普拉斯变换到频域变量；按照如下方式根据所述动态调制比获得阻抗的增益系数和阻抗函数：其中，kgian_i为阻抗的增益系数；Ts为调制波的控制周期；按照如下方式根据所述动态调制比和阻抗函数，获得改进后的电流闭环传递函数：其中，Gco_iab(s)表示改进后的电流闭环传递函数，GPR(s)表示PR控制的传递函数。4.如权利要求3所述的链式三角型STATCOM的冗余容错控制方法，其特征在于，动态调节直流电压环比例积分控制器参数改进直流电压响应，得到改进的直流电压环传递函数，具体包括：根据预设的比例积分控制器的参数增益改进直流电压响应，得到改进的直流电压环传递函数；改进的直流电压环传递函数具体按照如下公式确定：其中，Cco_dc表示改进的直流电压环传递函数；kgain_dc表示比例积分控制器的参数增益，kgain_dc＝kpwmt/kpwm0；C(s)＝kgain_dcGPI(s)Gdtdc(s)Gop_dc(s),D(s)＝C(s)Gsam(s)；其中，Gop_iab(s)表示电流开环传递函数；GPI(s)表示节比例-积分控制器传递函数；Gdtdc(s)表示替代电压控制环的算法的总延时；Gop_dc(s)表示直流电压环传递函数。5.一种链式三角型STATCOM的冗余容错控制装置，其特征在于，包括：统计模块，用于统计三相换流链中H桥子模块的故障块数；比较模块，用于将所述故障块数与预设的冗余模...

【专利技术属性】
技术研发人员：苟锐锋，田鸿昌，涂小刚，
申请(专利权)人：西安西电电力系统有限公司，中国西电电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61