三相四线制三桥臂静止同步补偿器直流中点平衡控制方法技术

本发明专利技术公开了一种三相四线制三桥臂静止同步补偿器的直流中点平衡控制方法，其以从直流中点分裂的两路上各自电容分别对应的第一电压和第二电压的平衡为目标，通过零序电压外环和零序电流内环的PI调节产生一个零序控制电压，该零序控制电压调节所述静止同步补偿器流过中线的零序电流，从而对直流中点的分裂电容分别进行充放电，实现直流中点的平衡控制。与现有技术相比，本发明专利技术的技术效果在于：1）通过控制流过中线的零序电流，实现了直流中点平衡的控制目标；2）PI控制的参考值均为直流，降低了控制器设计难度；3）该方法在工程实际中易于实现。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电カ系统电能质量控制领域，特别涉及ー种三相四线制三桥臂静止同步补偿器的直流中点平衡控制方法。
技术介绍
静止同步补偿器(STATC0M)能够有效补偿无功功率，維持接入点的电压稳定，从而改善电能质量，在対称的三相三线制系统下得到了广泛的研究和应用。但是对用户供电的低压配电网主要为三相四线制系统，并且随着配电网中整流器、变频调速装置、电气化鉄路等负荷的増加，这些非线性、冲击性负荷消耗了大量的无功功率，造成配电网电压降低和波动，严重影响了供电质量。针对配电网三相四线制系统的无功补偿问题，三相四线制静止同步补偿器·(STATC0M)主要有三桥臂和四桥臂两种结构。其中四桥臂结构由于不存在中点不平衡问题，控制相对简単，目前对其的研究已经比较成熟；三桥臂结构相比四桥臂节省了开关器件，能够从很大程度上降低成本，但是三桥臂结构中线上的零序电流会造成直流中点的分裂电容电压出现不平衡现象，从而导致静止同步补偿器(STATC0M)工作不正常并且开关器件的耐压裕度大大降低。后果轻则降低开关寿命，严重时还会损坏开关器件和电容。因此，针对三相四线制三桥臂静止同步补偿器(STATC0M)的直流中点进行平衡控制可以提高该种结构静止同步补偿器(STATC0M)运行的安全性和稳定性，具有重要的实际意义。
技术实现思路
为了克服三相四线制系统下中线的零序电流对三桥臂静止同步补偿器(STATC0M)直流中点分裂电容电压的影响所造成的中点不平衡问题，本专利技术公开了ー种三相四线制三桥臂静止同步补偿器(STATC0M)的直流中点平衡控制方法，其动态响应快、无稳态误差。本专利技术采取以下技术方案ー种三相四线制三桥臂静止同步补偿器(STATC0M)的直流中点平衡控制方法，其特征在干以直流中点分裂电容的电压平衡为目标，通过零序电压外环和零序电流内环的PI调节产生ー个零序控制电压，该零序控制电压调节流过中线的零序电流，从而对直流中点的分裂电容分别进行充放电，实现直流中点的平衡控制。本专利技术包括如下步骤首先检测直流中点分裂电容电压，将电容电压做差比较后经过零序电压外环PI控制器调节得到零序參考电流；装置电流经过dqO变换后与零序參考电流做差，通过零序电流内环PI控制器调节得到零序參考电压；零序參考电压减去系统电压的零序分量得到零序控制电压；最后零序控制电压经过双极性SPWM调制方法产生触发脉冲信号，触发脉冲控制全控型开关器件对直流电压进行逆变；逆变输出电压调节流过中线的零序电流，从而对直流中点的分裂电容分别进行充放电，实现中点平衡的控制目标。本专利技术的技术效果在于1)通过控制流过中线的零序电流，对直流中点的分裂电容分别进行充放电，实现了直流中点平衡的控制目标；2) PI控制的參考值均为直流，消除了静态误差，降低了控制器设计难度；3)该方法在工程实际中易于实现。附图说明图I是三相四线三桥臂静止同步补偿器主电路原理图；图2是本专利技术所述中点平衡控制方法的原理图；图3是本专利技术所述中点平衡控制方法的效果图。具体实施过程下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细的说明图I是二相四线ニ桥臂浄止同步补偿器(STATC0M)主电路原通图，主要由二相桥式两电平变换器(SI至S6)、连接电抗器、电网电压和负载组成，其中三相桥式两电平变换 器直流中点分裂电容连接配电网的中线。从该直流中点分裂的两路上各自设置有电容Cl、C2，二者分别对应第一电压Ucl和第二电压Uc2。Usa,Usb,Usc为配电网三相电压，Ia、Ib、Ic为三相四线静止同步补偿器(STATC0M)的三相补偿电流，IO为三相四线静止同步补偿器(STATC0M)中线上的零序电流。图2所示的是图I主电路结构下，三相四线三桥臂静止同步补偿器中点平衡控制方法的原理图。上述实例中静止同步补偿器(STATC0M)的直轴和交轴控制电压UcUUq根据三相三线制下的电流直接控制方法得到，但是该方法无法消除三相四线制下直流中点分裂电容电压的不平衡现象，从而会导致静止同步补偿器(STATC0M)工作不正常，因此需要加入中点平衡控制。參考图2，本专利技术具体技术方案的实施步骤如下SI :检测第一电压Ucl、第二电压Uc2，将第一电压Ucl减去第二电压Uc2得到直流中点电压差，然后将中点电压差输入零序电压外环PI控制器，经过PI控制器调节后输出零序參考电流IOref;S2 :三相四线静止同步补偿器(STATC0M)的三相补偿电流经过dqO变换后提取零序电流10，将零序參考电流IOref减去零序电流IO的值输入零序电流内环PI控制器，经过PI控制器调节得到零序參考电压UOref ；S3 :配电网电压经过dqO变换后提取零序电压UsO，然后将零序參考电压UOref减去电网零序电压UsO，得到静止同步补偿器(STATC0M)的零序控制电压UO ；S4 :将静止同步补偿器(STATC0M)控制电压Ud、Uq、U0经过dqO反变换得到正弦调制信号Uabc，该信号经过双极性SPWM调制方法生成触发脉冲，触发脉冲控制全控型开关器件对直流电压进行逆变产生零序电流，零序电流经过中线对直流中点的分裂电容分别进行充放电，从而实现直流中点平衡控制的目标；本专利技术的直流中点平衡控制方法效果如图3所示，该方法能够有效地維持直流中点分裂电容电压平衡，并且具有无稳态误差的控制精度；电容电压经过一个电カ系统的エ频周期(0. 02S)后跟踪到额定电压參考值，同时也证明了该控制方法具有良好的动态响应速度。权利要求1.一种，其特征在于，以从直流中点分裂的两路上各自电容分别对应的第一电压和第二电压的平衡为目标，通过零序电压外环和零序电流内环的PI调节产生一个零序控制电压，该零序控制电压调节流过中线的零序电流，从而对直流中点的分裂电容分别进行充放电，实现直流中点的平衡控制。2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，其进一步包括 SI :检测第一电压Ucl、第二电压Uc2，将第一电压Ucl减去第二电压Uc2得到直流中点电压差，然后将中点电压差输入零序电压外环PI控制器，经过PI控制器调节后输出零序参考电流IOref; S2:三相四线三桥臂静止同步补偿器的三相补偿电流经过dqO变换后提取零序电流10，将零序参考电流IOref减去零序电流IO的值输入零序电流内环PI控制器，经过PI控制器调节得到零序参考电压UOref ； 53:配电网电压经过dqO变换后提取零序电压UsO，然后将零序参考电压UOref减去电 网零序电压UsO，得到三相四线三桥臂静止同步补偿器的零序控制电压UO ； 54:将三相四线三桥臂静止同步补偿器的控制电压Ud、Uq、UO经过dqO反变换得到正弦调制信号Uabc，该信号经过双极性SPWM调制方法生成触发脉冲，触发脉冲控制全控型开关器件对直流电压进行逆变产生零序电流，零序电流经过中线对直流中点的分裂电容分别进行充放电，从而实现直流中点平衡控制的目标；其中，UcUUq为三相四线三桥臂静止同步补偿器的直轴和交轴控制电压。3.根据权利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述零序电压外环包括从直流中点分裂的两路上各自电容分别对应的第一电压和第二电压的检测以及PI控制器，将第一电压和第二电压做差比较后经过PI控制器调节得到零序参考电流。4.根据权利要求I或2所述的方法，其特征是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三相四线制三桥臂静止同步补偿器直流中点平衡控制方法，其特征在于，以从直流中点分裂的两路上各自电容分别对应的第一电压和第二电压的平衡为目标，通过零序电压外环和零序电流内环的PI调节产生一个零序控制电压，该零序控制电压调节流过中线的零序电流，从而对直流中点的分裂电容分别进行充放电，实现直流中点的平衡控制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郑益慧，李立学，王昕，姚钢，刘景晖，高明仕，王书春，张杨，陈洪涛，李柏成，
申请(专利权)人：上海交通大学，吉林省电力有限公司松原供电公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：