CN105826929B - 一种链式statcom控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及链式STATCOM控制方法，包括如下步骤：1)保持当前载波频率；2)当任一相换流链电流小于设定值I1持续设定时间t1后，在线升高载波频率；3)当三相换流链电流均大于设定值I2持续设定时间t2后，在线降低载波频率。本发明的方法可以降低STATCOM的最小运行无功，减小其无功输出死区，满足系统对STATCOM输出小无功的需求，不导致过补；较大无功时，载波频率依然切回设计的较低的载波频率，以保证链节的温升。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于降低链式STATCOM最小运行无功的控制方法。
背景技术
随着电力电子技术的发展，STATCOM普遍采用自励启动方法，链式主回路结构，各链节电容均压是STATCOM正常运行的必要条件之一，也是研究热点之一。
文献《链式静止同步补偿器的直流电容电压平衡控制》提出的基于有功电压矢量叠加的链节电容均压控制方法，该方法已得到普遍应用。该文献同时指出该方法的调控范围与换流链电流大小成正比，换流链电流越小，则其调控范围就越小，链节就易不均压。当调控范围小于链节之间的不均压程度时，便不能实现均压，然而链节之间的差异性是无法消除的，所以采用该平衡控制方法时，意味着装置不能以零无功运行，而是有一个最小无功的存在，即以最小运行无功运行。
STATCOM普遍采用载波移相调制技术(CPS-SPWM)，文献《链式静止同步补偿器的直流电容电压平衡控制》从电压矢量的角度对链节均压进行分析，并未考虑到载波移相调制对链节输出电压矢量的影响。STATCOM一般容量较大，载波频率均较低，文献《载波轮换调制在级联H桥型STATCOM中的应用》指出当载波频率低时，调制本身也成为链节电压不均的因素之一，即所有链节为理想一致时，由于调制的影响，链节电压也会逐渐不均衡。提高载波频率可以降低由于调制引起的链节电压不均。
为此，若载波频率较低，那么就需要增大STATCOM的最小运行无功，以增加上述均压方法的调控范围，但最小无功越大，STATCOM的无功输出死区就越大，对于光伏电站或风电场会造成夜间无功超标的问题，小无功过补问题。因此，需要采取措施降低STATCOM的最小运行无功，提高其无功补偿能力。
发明内容
本发明的目的是提供一种链式STATCOM控制方法，用以在不影响无功较大时链节温升的情况下，降低STATCOM最小运行无功，解决STATCOM无功输出死区大的问题。
为实现上述目的，本发明的方案包括：
链式STATCOM控制方法，包括如下步骤：
1)保持当前载波频率；
2)当任一相换流链电流小于设定值I1持续设定时间t1后，在线升高载波频率；
3)当三相换流链电流均大于设定值I2持续设定时间t2后，在线降低载波频率。
本发明的方法能够实现高频载波频率与低频载波频率的实时在线切换，切换过程中换流链电流平滑过渡。可以使调制对链节不均压的影响程度降至最低，等效于提高了相同电流下基于有功电压矢量叠加的均压方法的调控范围，那么也就可以降低STATCOM的最小运行无功，减小其无功输出死区，满足系统对STATCOM输出小无功的需求，不导致过补；较大无功时，载波频率依然切回设计的较低的载波频率，以保证链节的温升。
附图说明
图1是本发明的载波频率在线切换流程图；
图2是验证载波频率对链节吸收有功影响的等效模型；
图3是不同载波频率下链节电压；
图4是载波频率由1kHz切换至250Hz，换流链级联输出电压平滑过渡；
图5是载波频率由250Hz切换至500Hz，换流链级联输出电压平滑过渡；
图6是在线切换载波频率对换流链电流影响仿真结果。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
STATCOM普遍采用自励启动方法，下面以自励式链式STATCOM为例进行说明。链式STATCOM控制方法，包括如下步骤：
1)保持当前载波频率；
2)当任一相换流链电流小于设定值I1持续设定时间t1后，在线升高载波频率；
3)当三相换流链电流均大于设定值I2持续设定时间t2后，在线降低载波频率。
具体的，如图1所示，在载波频率选择中，首先判断任一相换流链电流是否小于设定值I1且持续时间达到t1，若是，则选用高频载波频率。若否，则判断三相换流链电流是否均大于设定值I2且持续设定时间t2后，若是，则选用低频载波频率。若两判断条件均不满足时保持当前载波频率不变。
上述高频、低频均是预先设定的频率值。例如，可以设置为高频、低频二档。在选用高频载波频率时就选取高频档位对应的频率值，在选用低频载波频率时就选取低频档位对应的频率值。作为其他实施方式，也可以设定更多的频率档位，在升高频率时则上调频率档位，在降低频率时则下调频率档位。
下面通过仿真实验进行验证。
验证载波频率对链节吸收有功影响的等效模型如图2所示，仿真结果如图3所示。
具体的，采用两个链节与恒流源串联，电流超前链节主调制波90度，电流源幅值为5A。主调制波幅值为0.8，叠加的均压调制波方向与电流方向相同，幅值为0.05.链节电容容值为4.4mF，并联电阻为100kΩ,起始电压为950V，等效恒功率损耗为0W。载波频率分别为250Hz、500Hz、750Hz、1000Hz，对比四种频率下链节电压，从而验证载波频率对链节吸收有功能力的影响。由图3可知选用较高载波频率时链节吸收的有功要大于较低载波频率吸收的有功。这样高载波频率时，链节吸收有功能力强，链节间均压能力也就强，自然所需要的最小运行无功也就降低了。
载波频率在线由1kHz切换至250Hz，换流链级联输出电压平滑过渡，如图4所示。载波频率在线由250Hz切换至500Hz，换流链级联输出电压平滑过渡，如图5所示。可见，在线切换时级联输出电压平滑过渡，保证了换流链电流的平滑过渡，对装置无功输出影响很小。
在线切换载波频率对换流链电流的影响如图6所示，可见影响很小。
以上给出了本发明涉及的具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。在本发明给出的思路下，采用对本领域技术人员而言容易想到的方式对上述实施例中的技术手段进行变换、替换、修改，并且起到的作用与本发明中的相应技术手段基本相同、实现的发明目的也基本相同，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本发明的保护范围内。
Claims (2)
1.链式STATCOM控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)保持当前载波频率；
2)当任一相换流链电流小于设定值I1持续设定时间t1后，在线升高载波频率；
3)当三相换流链电流均大于设定值I2持续设定时间t2后，在线降低载波频率。
2.根据权利要求1所述的链式STATCOM控制方法，其特征在于，设置高频、低频两个频率等级，升高载波频率时，升高到高频等级，降低载波频率时，降低到低频等级。
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