基于PAM逆变器的级联STATCOM控制方法技术

本发明专利技术涉及一种基于PAM逆变器的级联STATCOM控制方法，包括下列步骤：S1：电网待补偿的无功功率和补偿器器输出的参考无功功率通过PI调节得到补偿器输出的无功功率；S2：根据上述无功功率计算得到电源电压与STATCOM输出电压间的偏移角度δ；S3：由锁相环得到的初相角加上所得到偏移角度δ正弦化后得到PAM逆变器所需要的参考电压波形；S4：参考电压通过PAM调制计算各个H桥的开关角度最终叠加得到无功补偿器各相输出的补偿电压；S5：针对所需补偿无功的变化采用一种神经网络自适应PI控制器，其控制器参数kp、ki由神经网络在线整定，神经网络根据系统的运行状态，通过自学习和权值的调整，在线整定PI控制器的参数，以期达到性能指标的最优。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统电能质量无功补偿中的静止同步补偿器，特别是涉及一种基于PAM逆变器的STATCOM控制方法。
技术介绍
静止同步补偿器(STATCOM)可以有效补偿无功功率，维持接入点的电压稳定，从而达到改善电能质量的目的。相比传统的静止无功补偿器(SVC) ,STATCOM具有更好的无功功率特性和电压稳定特性，而级联多电平结构，除了具有输出电压谐波小、损耗低、成本低等优点外，还具有结构简单、所需器件少、易于扩展和模块化的特点，是大容量多电平的最佳选择，也是近年来研究的热点。脉冲调制方式是减少逆变器输出电压中所含低次谐波成分的有效方法，同时又具·有调整输出频率和输出电压的功能，因此在电气工程及电力工业领域得到了广泛的发展和应用。到目前为止，脉冲调制方式主要有脉冲幅度调制(PAM)、脉冲宽度调制(PWM)、脉冲频率调制(PFM) 3种。其中前两种调制方式使用较多，特别是PWM方式以其良好的变压变频特性和谐波抑制效果在变流系统控制、电机控制及其他电气工业领域受到普遍重视.但是PWM系统在结构、控制、操作、调试和维护方面都相对比较复杂和困难，加上PWM方法实施过程中一些措施的影响，如死区时间的存在会使变频器不能完全精确地复现PWM控制信号的理想波形，不能精确地实现控制目标，或产生更多谐波并造成输出转矩脉动，或使电流、磁链跟踪性能变差，这些因素都使得PWM方式在某些应用场合不能得到令人满意的控制效果。而作为受关注程度远不如PWM方式的PAM方式，则具有开关损耗低、控制简单、系统效率高等特点；同时，PAM方式能够以较低的开关频率达到与PWM方式相近的谐波消除效果，这也是PAM方式的一个显著优点。
技术实现思路
针对某些应用场合并不需要调压，只需要改善输出电压波形、减少谐波含量，本专利技术提出了一种基于PAM逆变器的STATCOM控制方法。该方法根据求解最优目标函数，求解各个H桥的开关角度，最后叠加得到所期望输出的电压波形；而在解决直流侧电压平衡问题上采用H桥调制比循环交换控制方案；针对待补偿无功的变化提出了神经网络自适应PI控制器以调节PI参数。本专利技术采取以下技术方案基于PAM逆变器的STATCOM控制方法，其特征在于它能够根据所需要补偿无功功率的变化，通过PAM调制方法在较低的开关频率下实现无功补偿的目的，对于不同的接入负载选择相应的PI控制器参数，以适应负载的变化。一种基于PAM逆变器的级联STATCOM控制方法，包括下列步骤SI :电网待补偿的无功功率和补偿器器输出的参考无功功率通过PI调节得到补偿器输出的无功功率；S2 :把上述无功功率带入公式(I)中的Q通过计算得到电源电压与STATCOM输出电压间的偏移角度δ ； . TJ2 p = ^Ls-m2SΓ Ri n = '-JLs[n25 (2Λ(I)Us为电网电压，R为连接电抗器的电阻；P为STATCOM从电力系统吸收的有功功 率P ;Q为向电力系统提供的无功功率；S3 :由锁相环得到的初相角加上所得到偏移角度δ正弦化后得到PAM逆变器所需要的参考电压波形；S4 :参考电压通过PAM调制计算各个H桥的开关角度最终叠加得到无功补偿器各相输出的补偿电压；S5 :针对所需补偿无功的变化采用一种神经网络自适应PI控制器，其控制器参数kp、Iii由神经网络在线整定，神经网络根据系统的运行状态，通过自学习和权值的调整，在线整定PI控制器的参数，以期达到性能指标的最优。较佳地，所述方法采用PAM逆变器脉冲调制的方法。较佳地，所述方法采用H桥调制比循环交换控制方案。较佳地，所述方法采用神经网络自适应控制器以自动调节PI参数。其次为了解决直流侧电压平衡问题，采用H桥调制比循环交换控制方案，每经过一个基频周期对每个H桥触发脉冲进行一次轮换，经过十个基频周期完成一个循环，这样使得在平均意义上直流侧电压达到平衡。本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点1.逆变器采用PAM调制方案，相对于PWM能在较低的开关频率下得到相同的谐波消除和无功补偿效果；2.该设计解决了直流侧电压不平衡的问题和需补偿无功功率变化是PI参数的整定问题；3.该方法在工程实际中易于实现。附图说明图I为链式STATCOM的主电路结构原理图；图2为STATCOM稳态运行时输出电压和电流的向量图；图3a为各个单相逆变H桥矢量迭加后的电压波形；图3b为调制比循环交换操作流程示意图；图4为神经网络自适应控制器示意图；图5为本专利技术一种基于PAM逆变器的级联STATCOM控制方法的流程图。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细的描述。图I是链式STATCOM的主电路结构原理图，每相由多个单相逆变桥(H桥)串联而成，三相各自独立，容易实现分相控制。图2为STATCOM稳态运行时输出电压和电流的向量图，其中Us为电网电压，U1为补偿器输出电压，Λ U为Us和U1的向量差，I1为补偿器输出电流，R和X分别为连接电抗器的电阻和电感。经公式推导后可得STATCOM从电力系统吸收的有功功率P和向电力系统提供的无功功率Q为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于PAM逆变器的级联STATCOM控制方法，其特征在于，包括下列步骤：S1：电网待补偿的无功功率和补偿器器输出的参考无功功率通过PI调节得到补偿器输出的无功功率；S2：把上述无功功率带入公式（1）中的Q通过计算得到电源电压与STATCOM输出电压间的偏移角度δ；P=US2Rsin2δQ=US22Rsin2δ---(1)US为电网电压，R为连接电抗器的电阻；P为STATCOM从电力系统吸收的有功功率P；Q为向电力系统提供的无功功率；S3：由锁相环得到的初相角加上所得到偏移角度δ正弦化后得到PAM逆变器所需要的参考电压波形；S4：参考电压通过PAM调制计算各个H桥的开关角度最终叠加得到无功补偿器各相输出的补偿电压；S5：针对所需补偿无功的变化采用一种神经网络自适应PI控制器，其控制器参数kp、ki由神经网络在线整定,神经网络根据系统的运行状态，通过自学习和权值的调整，在线整定PI控制器的参数，以期达到性能指标的最优。

【技术特征摘要】
1.一种基于PAM逆变器的级联STATCOM控制方法，其特征在于，包括下列步骤 Si:电网待补偿的无功功率和补偿器器输出的参考无功功率通过PI调节得到补偿器输出的无功功率； 52:把上述无功功率带入公式(I)中的Q通过计算得到电源电压与STATCOM输出电压间的偏移角度S ;2.如权利要求I所述的一种PAM逆变器的级联...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑益慧，李立学，王昕，周荔丹，隋龙弟，李军良，王艳华，谢宁，王滨，
申请(专利权)人：上海交通大学，吉林省电力有限公司四平供电公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：