CN105896566B - 一种链式静止同步补偿器控制方法及控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种链式静止同步补偿器控制方法及控制系统，涉及电能变换技术领域，解决了现有的链式静止同步补偿器控制方法难以准确的区分交流电压传感器断线故障和低压侧电压故障，导致链式静止同步补偿器难以对低压侧电压故障起到支撑作用的技术问题。该链式静止同步补偿器控制方法包括：获取链式静止同步补偿器的两相静止坐标系下的桥臂信息；根据当前时刻两相静止坐标系下的桥臂信息，经过一系列的变换，获得当前时刻三相桥臂参考电压；采集静止同步补偿器的桥臂子电路的电容电压，并根据当前时刻三相桥臂参考电压，获得桥臂子电路的开关信号，通过桥臂子电路的开关信号，对链式静止同步补偿器进行控制。本发明应用于控制链式静止同步补偿器。

Description

一种链式静止同步补偿器控制方法及控制系统

技术领域

本发明涉及电能变换技术领域，尤其涉及一种链式静止同步补偿器控制方法及控制系统。

背景技术

随着电子技术的发展，链式静止同步补偿器在高压大功率输电领域得到越来越广泛的应用。链式静止同步补偿器一般通过变压器连接到电网，并通过交流电压传感器采集高低压侧电压和高低压侧电流进行锁相控制。然而，当链式静止同步补偿器与不对称电网连接时，如果不对称电网出现故障，现有的链式静止同步补偿器控制方法就难以准确的区分交流电压传感器断线故障和低压侧电压故障，使得这两种故障下，链式静止同步补偿器都会出现闭锁跳闸的现象，导致链式静止同步补偿器难以对低压侧电压故障起到支撑作用。因此，需要提供一种不依赖无交流电压传感器提供的电网电压信息的链式静止同步补偿器控制方法，以使得链式静止同步补偿器能够对不对称电网中的低压侧电压故障起到支撑作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种链式静止同步补偿器控制方法及控制系统，用于在不对称电网条件下，链式静止同步补偿器能够对不对称电网中的低压侧电压故障起到支撑作用。

为达到上述目的，本发明提供一种链式静止同步补偿器控制方法，采用如下技术方案：

该链式静止同步补偿器控制方法包括：

获取链式静止同步补偿器的两相静止坐标系下的桥臂信息，所述两相静止坐标系下的桥臂电流信息包括当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电流i_αβ和上一时刻两相静止坐标系下的桥臂参考电压

根据所述当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电流i_αβ和所述上一时刻两相静止坐标系下的桥臂参考电压获得当前时刻所述链式静止同步补偿器的端口电网电压观测值和端口电网电压观测值的正交量

根据所述端口电网电压观测值和所述端口电网电压观测值的正交量获得端口电网电压观测值的正序分量和端口电网电压观测值的负序分量

根据所述端口电网电压观测值所述端口电网电压观测值的正序分量和所述当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电流i_αβ，获得当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电压参考值

根据所述当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电压参考值获得当前时刻三相桥臂参考电压

采集所述静止同步补偿器的桥臂子电路的电容电压U_c，并根据所述当前时刻三相桥臂参考电压获得所述桥臂子电路的开关信号，通过所述桥臂子电路的开关信号，对所述链式静止同步补偿器进行控制。

与现有技术相比，本发明提供的链式静止同步补偿器控制方法具有以下有益效果：

本发明提供的链式静止同步补偿器控制方法中，获取链式静止同步补偿器的当前时刻三相桥臂电流，换算得到当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电流之后，只需通过一系列的换算与计算，即可得到静止同步补偿器的桥臂子电路的开关信号，从而控制链式静止同步补偿器。在整个控制过程中，无需使用交流电压传感器采集高低压侧电压、电流，从而避免了因交流电压传感器断线故障而导致链式静止同步补偿器闭锁跳闸的情况出现，进而对不对称交流电网的低压侧电压故障起到了支撑的作用。

本发明还提供了一种链式静止同步补偿器控制系统，采用如下技术方案：

该链式静止同步补偿器控制系统包括：

电流坐标变换电路，链式静止同步补偿器的输出端与所述电流坐标变换电路的输入端相连，所述电流坐标变换电路用于获取链式静止同步补偿器的当前时刻三相桥臂电流i_uvw，并根据所述当前时刻三相桥臂电流i_uvw获得所述链式静止同步补偿器的当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电流i_αβ；

不对称电网电压观测器，所述电流坐标变换电路的输出端与所述不对称电网电压观测器的输入端相连，所述不对称电网电压观测器用于根据所述链式静止同步补偿器的当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电流i_αβ和所述链式静止同步补偿器的上一时刻两相静止坐标系下的桥臂参考电压获得当前时刻所述链式静止同步补偿器的端口电网电压观测值和端口电网电压观测值的正交量

正负分离电路，所述不对称电网电压观测器的输出端与所述正负分离电路的输入端相连，所述正负分离电路用于根据所述端口电网电压观测值和所述端口电网电压观测值的正交量获得端口电网电压观测值的正序分量和端口电网电压观测值的负序分量

双闭环矢量控制电路，所述不对称电网电压观测器的输出端、所述正负分离电路的输出端以及所述电流坐标变换电路的输出端分别与所述双闭环矢量控制电路的输入端相连，所述双闭环矢量控制电路的输出端与所述不对称电网电压观测器的输入端相连，所述双闭环矢量控制电路用于根据所述端口电网电压观测值所述端口电网电压观测值的正序分量和所述当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电流i_αβ，获得当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电压参考值并将所述当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电压参考值传送至所述不对称电网电压观测器；

电压坐标变换电路，所述双闭环矢量控制电路的输出端与所述电压坐标变换电路的输入端相连，所述电压坐标变换电路用于根据所述当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电压参考值获得当前时刻三相桥臂参考电压

调制控制电路，所述电压坐标变换电路的输出端、所述链式静止同步补偿器的输出端分别与所述调制控制电路的输入端相连，所述调制控制电路的输出端与所述链式静止同步补偿器的输入端相连，所述调制控制电路用于采集所述静止同步补偿器的桥臂子电路的电容电压U_c，并根据所述当前时刻三相桥臂参考电压获得所述桥臂子电路的开关信号。

与现有技术相比，本发明提供的链式静止同步补偿器控制系统具有以下有益效果：

本发明提供的链式静止同步补偿器控制系统中，由于链式静止同步补偿器的输出端与电流坐标变换电路的输入端相连，因此可通过电流坐标变换电路获得链式静止同步补偿器的当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电流，且由于电流坐标变换电路的输出端与不对称电网电压观测器的输入端相连、不对称电网电压观测器的输出端与正负分离电路的输入端相连、不对称电网电压观测器的输出端、正负分离电路的输出端以及电流坐标变换电路的输出端分别与双闭环矢量控制电路的输入端相连，双闭环矢量控制电路的输出端与不对称电网电压观测器的输入端相连、双闭环矢量控制电路的输出端与电压坐标变换电路的输入端相连、电压坐标变换电路的输出端、链式静止同步补偿器的输出端分别与调制控制电路的输入端相连、调制控制电路的输出端与链式静止同步补偿器的输入端相连，因此，只需通过不对称电网电压观测器、正负分离电路、双闭环矢量控制电路、电压坐标变换电路和调制控制电路，经过一系列的变换，即可得到静止同步补偿器的桥臂子电路的开关信号，从而控制链式静止同步补偿器。在使用上述控制系统控制的过程中，无需使用交流电压传感器采集高低压侧电压、电流，从而避免了因交流电压传感器断线故障而导致链式静止同步补偿器闭锁跳闸的情况出现，进而对不对称交流电网的低压侧电压故障起到了支撑的作用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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为本发明实施例中链式静止同步补偿器控制方法流程图；

图2为本发明实施例中链式静止同步补偿器桥臂子电路的电路示意图；

图3为本发明实施例中链式静止同步补偿器控制系统结构示意图。

附图标记说明：

1—电流坐标变换电路， 2—不对称电网电压观测器，

21—第一正交滤波器， 22—第二正交滤波器，

23—第一计算电路， 24—第二计算电路，

3—正负分离电路， 4—双闭环矢量控制电路，

41—外环控制电路， 42—内环控制电路，

43—比例谐振调节器， 5—电压坐标变换电路，

6—调制控制电路， 7—链式静止同步补偿器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本发明实施例提供一种链式静止同步补偿器控制方法，如图1所示，该链式静止同步补偿器控制方法包括：

步骤S1、获取链式静止同步补偿器的两相静止坐标系下的桥臂信息，两相静止坐标系下的桥臂电流信息包括当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电流i_αβ和上一时刻两相静止坐标系下的桥臂参考电压

需要说明的是，本发明实施例中的“上一时刻”指的是与当前时刻相差一个链式静止同步补偿器的时间步长的时刻，对于链式静止同步补偿器的时间步长，本领域技术人员可根据实际的链式静止同步补偿器确定。

示例性地，可通过链式静止同步补偿器控制系统中的电流坐标变换电路，获取链式静止同步补偿器的当前时刻三相桥臂电流i_uvw，并根据当前时刻三相桥臂电流i_uvw获得链式静止同步补偿器的当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电流i_αβ。

步骤S2、根据当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电流i_αβ和上一时刻两相静止坐标系下的桥臂参考电压获得当前时刻链式静止同步补偿器的端口电网电压观测值和端口电网电压观测值的正交量

示例性地，根据当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电流i_αβ和上一时刻两相静止坐标系下的桥臂参考电压可通过链式静止同步补偿器控制系统中的不对称电网电压观测器，获得当前时刻链式静止同步补偿器的端口电网电压观测值和端口电网电压观测值的正交量

步骤S3、根据端口电网电压观测值和端口电网电压观测值的正交量获得端口电网电压观测值的正序分量和端口电网电压观测值的负序分量

示例性地，根据端口电网电压观测值和端口电网电压观测值的正交量可通过链式静止同步补偿器控制系统中的正负分离电路，获得端口电网电压观测值的正序分量和端口电网电压观测值的负序分量

步骤S4、根据端口电网电压观测值端口电网电压观测值的正序分量和当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电流iαβ，获得当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电压参考值

示例性地，根据端口电网电压观测值端口电网电压观测值的正序分量和当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电流i_αβ，可通过链式静止同步补偿器控制系统中的双闭环矢量控制电路，获得当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电压参考值

步骤S5、根据当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电压参考值获得当前时刻三相桥臂参考电压

示例性地，根据当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电压参考值可通过链式静止同步补偿器控制系统中的电压坐标变换电路获得当前时刻三相桥臂参考电压

步骤S6、采集静止同步补偿器的桥臂子电路的电容电压U_c，并根据当前时刻三相桥臂参考电压获得桥臂子电路的开关信号，对链式静止同步补偿器进行控制。

示例性地，可通过链式静止同步补偿器控制系统中的调制控制电路，采集静止同步补偿器的桥臂子电路的电容电压U_c，并根据当前时刻三相桥臂参考电压获得桥臂子电路的开关信号，通过桥臂子电路的开关信号，对链式静止同步补偿器进行控制。

在本发明实施例的技术方案中，获取链式静止同步补偿器的当前时刻三相桥臂电流，换算得到当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电流之后，只需通过一系列的换算与计算，即可得到静止同步补偿器的桥臂子电路的开关信号，从而控制链式静止同步补偿器。在整个控制过程中，无需使用交流电压传感器采集高低压侧电压、电流，从而避免了因交流电压传感器断线故障而导致链式静止同步补偿器闭锁跳闸的情况出现，进而对不对称交流电网的低压侧电压故障起到了支撑的作用。

另外，采用上述链式静止同步补偿器的控制方法，对链式静止同步补偿器进行控制时，不需要对当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电流进行初值估算，从而减小了转换过程中的误差，简化了控制过程。

示例性地，上述步骤S2根据当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电流i_αβ和上一时刻两相静止坐标系下的桥臂参考电压获得当前时刻所述链式静止同步补偿器的端口电网电压观测值和端口电网电压观测值的正交量的具体步骤包括：

步骤S21、根据当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电流i_αβ，获得第一桥臂电流和第二桥臂电流第二桥臂电流与第一桥臂电流的相位差为90°。

可选地，获得第一桥臂电流和第二桥臂电流的具体步骤包括：获取链式静止同步补偿器中复频域的复参变量s、链式静止同步补偿器中增益调节系数k以及所述链式静止同步补偿器中电网电压角频率ω_u；根据当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电流i_αβ、复频域的复参变量s、增益调节系数k和电网电压角频率ω_u，可通过链式静止同步补偿器控制系统的不对称电网电压观测器中的第一正交滤波器，获得第一桥臂电流和第二桥臂电流其中，

步骤S22、根据上一时刻两相静止坐标系下的桥臂参考电压获得第一桥臂参考电压和第二桥臂参考电压第二桥臂参考电压与第一桥臂参考电压相位差为90°。

可选地，获得第一桥臂参考电压和第二桥臂参考电压的具体步骤包括：获取链式静止同步补偿器中复频域的复参变量s、链式静止同步补偿器中增益调节系数k以及链式静止同步补偿器中电网电压角频率ω_u；根据上一时刻两相静止坐标系下的桥臂参考电压、复频域的复参变量s、增益调节系数k、电网电压角频率ω_u，可通过链式静止同步补偿器控制系统的不对称电网电压观测器中的第二正交滤波器，获得第一桥臂参考电压和第二桥臂参考电压其中，

需要说明的是，对于步骤S21和步骤S22的先后顺序，本领域技术人员可根据实际情况进行选择，本发明实施例不进行限定。

步骤S23、获取链式静止同步补偿器中任一桥臂的电抗器电感之和L和桥臂的电抗器电阻之和R；根据第一桥臂电流第二桥臂电流第一桥臂参考电压第二桥臂参考电压桥臂的电抗器电感之和L以及桥臂的电抗器电阻之和R，可通过链式静止同步补偿器控制系统的不对称电网电压观测器中的第一计算电路和第二计算电路，获得端口电网电压观测值和端口电网电压观测值的正交量其中， 为端口电网电压在α方向上的观测值，为端口电网电压在β方向上的观测值，为端口电网电压在α方向上的观测值的正交量，为端口电网电压在β方向上的观测值的正交量。

示例性地，步骤S3根据端口电网电压观测值和端口电网电压观测值的正交量获得端口电网电压观测值的正序分量和端口电网电压观测值的负序分量的具体步骤包括：

步骤S31、根据端口电网电压观测值获得端口电网电压在α方向上的观测值和端口电网电压在β方向上的观测值

步骤S32、根据端口电网电压观测值的正交量获得端口电网电压在α方向上的观测值的正交量和端口电网电压在β方向上的观测值的正交量

步骤S33、根据端口电网电压在α方向上的观测值端口电网电压在β方向上的观测值端口电网电压在α方向上的观测值的正交量和端口电网电压在β方向上的观测值的正交量获得端口电网电压在α方向上的观测值的正序分量端口电网电压在β方向上的观测值的正序分量端口电网电压在α方向上的观测值的负序分量和端口电网电压在β方向上的观测值的负序分量其中，

步骤S34、根据端口电网电压在α方向上的观测值的正序分量端口电网电压在β方向上的观测值的正序分量端口电网电压在α方向上的观测值的负序分量端口电网电压在β方向上的观测值的负序分量和电网电压观测值，获得电网电压观测值的正序分量和电网电压观测值的负序分量其中，

示例性地，步骤S4根据端口电网电压观测值端口电网电压观测值的正序分量和当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电流i_αβ，获得当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电压参考值的具体步骤包括：

步骤S41、获取链式静止同步补偿器的无功电流参考值

获取链式静止同步补偿器的无功电流参考值的方法有很多，本领域技术人员可根据实际情况进行选择，本发明实施例给出以下两种具体方法：

方法一、获取链式静止同步补偿器在无功模式下的输出无功参考参数Q^*、链式静止同步补偿器的功率观测参数Q和比例积分调节器的比例积分传递函数G_PI；根据输出无功参考参数Q^*、功率观测参数Q和比例积分调节器的比例积分传递函数G_PI，通过链式静止同步补偿器控制系统的双闭环矢量控制电路中的外环控制电路，获得无功电流参考值其中，

方法二、获取链式静止同步补偿器在电压控制模式下的端口电压参考参数U^*、链式静止同步补偿器的电压观测参数U和比例积分调节器的比例积分传递函数G_PI；根据端口电压参考参数U^*、电压观测参数U和比例积分调节器的比例积分传递函数G_PI，通过链式静止同步补偿器控制系统的双闭环矢量控制电路中的外环控制电路，获得无功电流参考值其中，

示例性地，上述方法一和方法二中，获取比例积分调节器的比例积分传递函数G_PI的具体步骤包括：获取比例积分调节器的比例系数k_{pi_p}；获取比例积分调节器的积分系数k_{pi_i}；根据比例积分调节器的比例系数k_{pi_p}和比例积分调节器的积分系数k_{pi_i}，获取比例积分调节器的比例积分传递函数G_PI，其中，

步骤S42、根据无功电流参考值和端口电网电压观测值的正序分量获得链式静止同步补偿器的电流参考值

可选地，获得链式静止同步补偿器的电流参考值的具体步骤包括：

获取链式静止同步补偿器的有功电流参考值其中，根据端口电网电压观测值的正序分量，获得端口电网电压在α方向上的观测值的正序分量端口电网电压在β方向上的观测值的正序分量端口电网电压在α方向上的观测值的负序分量和端口电网电压在β方向上的观测值的负序分量根据无功电流参考值有功电流参考值端口电网电压在α方向上的观测值的正序分量端口电网电压在β方向上的观测值的正序分量端口电网电压在α方向上的观测值的负序分量和端口电网电压在β方向上的观测值的负序分量通过链式静止同步补偿器控制系统的双闭环矢量控制电路中的内环控制电路，获得电流参考值其中， 为电流参考值在α方向上的分量，为电流参考值在β方向上的分量。

步骤S43、获取比例谐振调节器的比例积分传递系数G_PR。

可选地，获取比例谐振调节器的比例积分传递系数G_PR的具体步骤包括：

获取比例谐振调节器的比例系数k_{pr_p}；获取比例谐振调节器的谐振系数k_{pr_r}；获取阻尼系数ξ；获取链式静止同步补偿器中复频域中的复参变量s；获取链式静止同步补偿器中电网电压角频率ω_u；根据比例谐振调节器的比例系数k_{pr_p}、比例谐振调节器的谐振系数k_{pr_r}、阻尼系数ξ、复频域中的复参变量s和电网电压角频率ω_u，获得比例谐振调节器的比例积分传递系数G_PR，其中，

步骤S44、根据电流参考值当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电流i_αβ、端口电网电压观测值和比例谐振调节器的比例积分传递系数G_PR，通过比例谐振调节器，获得当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电压参考值其中，

示例性地，步骤S6获得桥臂子电路的开关信号的具体方法有很多，最终只需使得每个桥臂电压拟合对应的桥臂参考电压，并且使每个桥臂的子模块电容电压平衡即可，本领域技术人员可根据实际情况进行选择，可选地，可采用载波移相调制方法对链式静止同步补偿器的每个桥臂进行调制，获得每个所述桥臂的子电路的开关信号，或，采用最近电平逼近调制方法对链式静止同步补偿器的每个桥臂进行调制，获得每个所述桥臂的子电路的开关信号。

具体地，以链式静止同步补偿器的任意一个桥臂为例，采用最近电平逼近调制方法对链式静止同步补偿器的每个桥臂进行调制的具体方法包括：

根据当前时刻桥臂子电路的电容电压U_c的大小对桥臂的N个子电路进行排序。如果桥臂参考电压与桥臂电流符号相同，则升序排列；如果桥臂参考电压与桥臂电流符号相反，则降序排列。

如图2所示，假设4个子电路的排列顺序为K1、K4、K2、K3。

根据当前时刻三相桥臂参考电压预设投入子电路的个数为m，m的取值范围为0～N。从排列好的子电路序列中选取前m个子电路，使得m个子电路的电容电压之和最接近三相桥臂参考电压m个子电路的电容电压之和计算公式为：

其中，U_Cj为第j个子电路的电容电压，为第i相的参考电压，假设根据该公式得到m＝2。

根据当前时刻三相桥臂参考电压方向确定开关信号。如果当前时刻三相桥臂参考电压大于零，则前m个子电路正向投入，即K1和K4开通，K2和K3关断。如果前时刻三相桥臂桥臂参考电压小于零，则前m个子模块反向投入，即K1和K4关断，K2和K3开通。其余N-m个子电路旁路，即K1和K3开通，K2和K4关断，或者，K1和K3关断，K2和K4开通。

需要说明的是，对其他的桥臂的调制控制方式与上述桥臂的调制控制方式相同，本发明实施例不再进行赘述。

实施例二

本发明实施例提供一种链式静止同步补偿器控制系统，如图3所示，该链式静止同步补偿器控制系统包括：电流坐标变换电路1、不对称电网电压观测器2、正负分离电路3、双闭环矢量控制电路4、电压坐标变换电路5和调制控制电路6。

其中，链式静止同步补偿器7的输出端与电流坐标变换电路1的输入端相连，电流坐标变换电路1用于获取链式静止同步补偿器7的当前时刻三相桥臂电流i_uvw，并根据当前时刻三相桥臂电流i_uvw获得链式静止同步补偿器7的当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电流i_αβ。

电流坐标变换电路1的输出端与不对称电网电压观测器2的输入端相连，不对称电网电压观测器2用于根据链式静止同步补偿器7的当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电流i_αβ和链式静止同步补偿器7的上一时刻两相静止坐标系下的桥臂参考电压获得当前时刻链式静止同步补偿器7的端口电网电压观测值和端口电网电压观测值的正交量

不对称电网电压观测器2的输出端与正负分离电路3的输入端相连，正负分离电路3用于根据端口电网电压观测值和端口电网电压观测值的正交量获得端口电网电压观测值的正序分量和端口电网电压观测值的负序分量

不对称电网电压观测器2的输出端、正负分离电路3的输出端以及电流坐标变换电路1的输出端分别与双闭环矢量控制电路4的输入端相连，双闭环矢量控制电路4的输出端与不对称电网电压观测器2的输入端相连，双闭环矢量控制电路4用于根据端口电网电压观测值端口电网电压观测值的正序分量和当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电流i_αβ，获得当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电压参考值并将当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电压参考值传送至不对称电网电压观测器2。

双闭环矢量控制电路4的输出端与电压坐标变换电路5的输入端相连，电压坐标变换电路5用于根据当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电压参考值获得当前时刻三相桥臂参考电压

电压坐标变换电路5的输出端、链式静止同步补偿器7的输出端分别与调制控制电路6的输入端相连，调制控制电路6的输出端与链式静止同步补偿器7的输入端相连，调制控制电路6用于采集静止同步补偿器7的桥臂子电路的电容电压U_c，并根据当前时刻三相桥臂参考电压获得桥臂子电路的开关信号。

在使用上述链式静止同步补偿器控制系统对链式静止同步补偿器进行控制时，首先，通过电流坐标变换电路1，获取链式静止同步补偿器7的当前时刻三相桥臂电流i_uvw，并根据当前时刻三相桥臂电流i_uvw获得链式静止同步补偿器7的当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电流i_αβ。

其次，根据当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电流i_αβ和上一时刻两相静止坐标系下的桥臂参考电压通过不对称电网电压观测器2，获得当前时刻链式静止同步补偿器7的端口电网电压观测值和端口电网电压观测值的正交量

再次，根据端口电网电压观测值和端口电网电压观测值的正交量通过正负分离电路3，获得端口电网电压观测值的正序分量和端口电网电压观测值的负序分量

然后，根据端口电网电压观测值端口电网电压观测值的正序分量和当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电流i_αβ，通过双闭环矢量控制电路4，获得当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电压参考值

最后，根据当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电压参考值通过电压坐标变换电路5获得当前时刻三相桥臂参考电压再通过调制控制电路6，采集静止同步补偿器7的桥臂子电路的电容电压U_c，并根据当前时刻三相桥臂参考电压获得桥臂子电路的开关信号。

在本发明实施例的技术方案中，由于链式静止同步补偿器7的输出端与电流坐标变换电路1的输入端相连，因此可通过电流坐标变换电路1获得链式静止同步补偿器7的当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电流，且由于电流坐标变换电路1的输出端与不对称电网电压观测器2的输入端相连、不对称电网电压观测器2的输出端与正负分离电路3的输入端相连、不对称电网电压观测器2的输出端、正负分离电路3的输出端以及电流坐标变换电路1的输出端分别与双闭环矢量控制电路4的输入端相连，双闭环矢量控制电路4的输出端与不对称电网电压观测器2的输入端相连、双闭环矢量控制电路4的输出端与电压坐标变换电路1的输入端相连、电压坐标变换电路5的输出端、链式静止同步补偿器7的输出端分别与调制控制电路6的输入端相连、调制控制电路6的输出端与链式静止同步补偿器7的输入端相连，因此，只需通过不对称电网电压观测器2、正负分离电路3、双闭环矢量控制电路4、电压坐标变换电路5和调制控制电路6，经过一系列的变换，即可得到静止同步补偿器7的桥臂子电路的开关信号，从而控制链式静止同步补偿器7。在使用上述控制系统控制的过程中，无需使用交流电压传感器采集高低压侧电压、电流，从而避免了因交流电压传感器断线故障而导致链式静止同步补偿器闭锁跳闸的情况出现，进而对不对称交流电网的低压侧电压故障起到了支撑的作用。

需要补充的是，如图3所示，不对称电网电压观测器2包括：第一正交滤波器21、第二正交滤波器22、第一计算电路23和第二计算电路24。

其中，电流坐标变换电路1的输出端与第一正交滤波器21的输入端相连，第一正交滤波器21用于根据当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电流i_αβ，获得第一桥臂电流和与第一桥臂电流的相位差为90°的第二桥臂电流

双闭环矢量控制电路4的输出端与第二正交滤波器22的输入端相连，第二正交滤波器22用于根据上一时刻两相静止坐标系下的桥臂参考电压获得第一桥臂参考电压和与第一桥臂参考电压相位差为90°的第二桥臂参考电压

第一正交滤波器21的输出端和第二正交滤波器22的输出端分别与第一计算电路23的输入端相连，第一计算电路的输出端23与双闭环矢量控制电路4的输入端相连，第一计算电路23用于根据第一桥臂电流第二桥臂电流第一桥臂参考电压链式静止同步补偿器7中任一桥臂的电抗器电感之和L以及桥臂的电抗器电阻之和R，获得端口电网电压观测值

第一正交滤波器21的输出端和第二正交滤波器22的输出端分别与第二计算电路24的输入端相连，第二计算电路24的输出端与双闭环矢量控制电路4的输入端相连，第二计算电路24用于根据第一桥臂电流第二桥臂电流第二桥臂参考电压桥臂的电抗器电感之和L以及桥臂的电抗器电阻之和R，获得端口电网电压观测值的正交量

需要说明的是，关于第一计算电路23和第二计算电路24的具体组成结构与现有的计算电路相同，本领域技术人员可根据实际情况进行设置，本发明实施例对此不再进行赘述。

与使用同坐标系下的电网电压观测器相比，在使用上述不对称电网电压观测器2获得当前时刻所述链式静止同步补偿器的端口电网电压观测值和端口电网电压观测值的正交量时，避免了同坐标系下的电网电压观测器存在的积分饱和、零点漂移等问题。

另外，如图3所示，双闭环矢量控制电路4包括：外环控制电路41、内环控制电路42和比例谐振调节器43。

其中，链式静止同步补偿器7的输出端与外环控制电路41的输入端相连，外环控制电路41用于获取链式静止同步补偿器7的无功电流参考值

外环控制电路41的输出端、不对称电网电压观测器2的输出端和电流坐标变换电路1的输出端分别与内环控制电路42的输入端相连，内环控制电路42用于根据无功电流参考值和端口电网电压观测值的正序分量获得链式静止同步补偿器7的电流参考值

内环控制电路42的输出端、不对称电网电压观测器2的输出端分别与比例谐振调节器43的输入端相连，比例谐振调节器43的输出端分别与不对称电网电压观测器2的输入端、电压坐标变换电路5的输入端相连，比例谐振调节器43根据电流参考值当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电流i_αβ、端口电网电压观测值和比例谐振调节器43的比例积分传递系数G_PR，获得当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电压参考值

此外，外环控制电路41包括比例积分调节器，其中，链式静止同步补偿器7的输出端与比例积分调节器的输入端相连，比例积分调节器的输出端与内环控制电路42的输入端相连，比例积分调节器用于根据链式静止同步补偿器7在无功模式下的输出无功参考参数Q^*、链式静止同步补偿器7的功率观测参数Q和比例积分调节器的比例积分传递函数G_PI，获得无功电流参考值或，根据链式静止同步补偿器7在电压控制模式下的端口电压参考参数U^*、链式静止同步补偿器7的电压观测参数U和比例积分调节器的比例积分传递函数G_PI，获得无功电流参考值

需要说明的是，关于外环控制电路41和内环控制电路42的具体组成结构与现有的外环控制电路、内环控制电路相同，本领域技术人员可根据实际情况进行设置，本发明实施例对此不再进行赘述。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (16)

1.一种链式静止同步补偿器控制方法，其特征在于，包括：

获取链式静止同步补偿器的两相静止坐标系下的桥臂信息，所述两相静止坐标系下的桥臂电流信息包括当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电流i_αβ和上一时刻两相静止坐标系下的桥臂参考电压

根据所述当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电流i_αβ和所述上一时刻两相静止坐标系下的桥臂参考电压获得当前时刻所述链式静止同步补偿器的端口电网电压观测值和端口电网电压观测值的正交量

根据所述端口电网电压观测值和所述端口电网电压观测值的正交量获得端口电网电压观测值的正序分量和端口电网电压观测值的负序分量

根据所述端口电网电压观测值所述端口电网电压观测值的正序分量和所述当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电流i_αβ，获得当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电压参考值

根据所述当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电压参考值获得当前时刻三相桥臂参考电压

采集所述静止同步补偿器的桥臂子电路的电容电压U_c，并根据所述当前时刻三相桥臂参考电压获得所述桥臂子电路的开关信号，通过所述桥臂子电路的开关信号，对所述链式静止同步补偿器进行控制；

其中，获得端口电网电压观测值的正序分量和端口电网电压观测值的负序分量的具体步骤包括：

根据所述端口电网电压观测值获得端口电网电压在α方向上的观测值和端口电网电压在β方向上的观测值

根据所述端口电网电压观测值的正交量获得端口电网电压在α方向上的观测值的正交量和端口电网电压在β方向上的观测值的正交量

根据所述端口电网电压在α方向上的观测值所述端口电网电压在β方向上的观测值所述端口电网电压在α方向上的观测值的正交量和所述端口电网电压在β方向上的观测值的正交量获得端口电网电压在α方向上的观测值的正序分量端口电网电压在β方向上的观测值的正序分量端口电网电压在α方向上的观测值的负序分量和端口电网电压在β方向上的观测值的负序分量其中，

根据所述端口电网电压在α方向上的观测值的正序分量所述端口电网电压在β方向上的观测值的正序分量所述端口电网电压在α方向上的观测值的负序分量所述端口电网电压在β方向上的观测值的负序分量和所述电网电压观测值，获得所述电网电压观测值的正序分量和所述电网电压观测值的负序分量，其中，

2.根据权利要求1所述的链式静止同步补偿器控制方法，其特征在于，获得当前时刻所述链式静止同步补偿器的端口电网电压观测值和端口电网电压观测值的正交量的具体步骤包括：

根据所述当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电流i_αβ，获得第一桥臂电流和第二桥臂电流所述第二桥臂电流与所述第一桥臂电流的相位差为90°；

根据上一时刻两相静止坐标系下的桥臂参考电压获得第一桥臂参考电压和第二桥臂参考电压所述第二桥臂参考电压与所述第一桥臂参考电压相位差为90°；

获取所述链式静止同步补偿器中任一桥臂的电抗器电感之和L和所述桥臂的电抗器电阻之和R；

根据所述第一桥臂电流所述第二桥臂电流所述第一桥臂参考电压所述第二桥臂参考电压所述桥臂的电抗器电感之和L以及所述桥臂的电抗器电阻之和R，获得端口电网电压观测值和端口电网电压观测值的正交量其中， 为端口电网电压在α方向上的观测值，为端口电网电压在β方向上的观测值，为端口电网电压在α方向上的观测值的正交量，为端口电网电压在β方向上的观测值的正交量。

3.根据权利要求2所述的链式静止同步补偿器控制方法，其特征在于，获得所述第一桥臂电流和所述第二桥臂电流的具体步骤包括：

获取所述链式静止同步补偿器中复频域的复参变量s、链式静止同步补偿器中增益调节系数k以及所述链式静止同步补偿器中电网电压角频率ω_u；

根据所述当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电流i_αβ、所述复频域的复参变量s、所述增益调节系数k和所述电网电压角频率ω_u，获得所述第一桥臂电流和所述第二桥臂电流其中，

4.根据权利要求2所述的链式静止同步补偿器控制方法，其特征在于，获得所述第一桥臂参考电压和所述第二桥臂参考电压的具体步骤包括：

获取所述链式静止同步补偿器中复频域的复参变量s、所述链式静止同步补偿器中增益调节系数k以及所述链式静止同步补偿器中电网电压角频率ω_u；

根据所述上一时刻两相静止坐标系下的桥臂参考电压、所述复频域的复参变量s、所述增益调节系数k、所述电网电压角频率ω_u，获得所述第一桥臂参考电压和所述第二桥臂参考电压其中，

5.根据权利要求1所述的链式静止同步补偿器控制方法，其特征在于，获得当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电压参考值的具体步骤包括：

获取所述链式静止同步补偿器的无功电流参考值

根据所述无功电流参考值和所述端口电网电压观测值的正序分量获得所述链式静止同步补偿器的电流参考值

获取比例谐振调节器的比例积分传递系数G_PR；

根据所述电流参考值所述当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电流i_αβ、所述端口电网电压观测值和所述比例谐振调节器的比例积分传递系数G_PR，通过所述比例谐振调节器，获得所述当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电压参考值其中，

6.根据权利要求 5所述的链式静止同步补偿器控制方法，其特征在于，获取所述链式静止同步补偿器的无功电流参考值的具体步骤包括：

获取所述链式静止同步补偿器在无功模式下的输出无功参考参数Q^*；获取所述链式静止同步补偿器的功率观测参数Q；

获取比例积分调节器的比例积分传递函数G_PI；

根据所述输出无功参考参数Q^*、所述功率观测参数Q和所述比例积分调节器的比例积分传递函数G_PI，获得所述无功电流参考值其中，

7.根据权利要求5所述的链式静止同步补偿器控制方法，其特征在于，获取所述链式静止同步补偿器的无功电流参考值的具体步骤包括：

获取所述链式静止同步补偿器在电压控制模式下的端口电压参考参数U^*；获取所述链式静止同步补偿器的电压观测参数U；

获取比例积分调节器的比例积分传递函数G_PI；

根据所述端口电压参考参数U^*、所述电压观测参数U和所述比例积分调节器的比例积分传递函数G_PI，获得所述无功电流参考值其中，

8.根据权利要求6或7所述的链式静止同步补偿器控制方法，其特征在于，获取比例积分调节器的比例积分传递函数G_PI的具体步骤包括：

获取所述比例积分调节器的比例系数k_{pi_p}；获取所述比例积分调节器的积分系数k_{pi_i}；

根据所述比例积分调节器的比例系数k_{pi_p}和所述比例积分调节器的积分系数k_{pi_i}，获取所述比例积分调节器的比例积分传递函数G_PI，其中，

9.根据权利要求5所述的链式静止同步补偿器控制方法，其特征在于，获得所述链式静止同步补偿器的电流参考值的具体步骤包括：

获取所述链式静止同步补偿器的有功电流参考值其中，

根据所述端口电网电压观测值的正序分量，获得所述端口电网电压在α方向上的观测值的正序分量所述端口电网电压在β方向上的观测值的正序分量所述端口电网电压在α方向上的观测值的负序分量和所述端口电网电压在β方向上的观测值的负序分量

根据所述无功电流参考值所述有功电流参考值所述端口电网电压在α方向上的观测值的正序分量所述端口电网电压在β方向上的观测值的正序分量所述端口电网电压在α方向上的观测值的负序分量和所述端口电网电压在β方向上的观测值的负序分量获得所述电流参考值其中， 为电流参考值在α方向上的分量，为电流参考值在β方向上的分量。

10.根据权利要求5所述的链式静止同步补偿器控制方法，其特征在于，获取比例谐振调节器的比例积分传递系数G_PR的具体步骤包括：

获取所述比例谐振调节器的比例系数k_{pr_p}；获取所述比例谐振调节器的谐振系数k_{pr_r}；获取阻尼系数ξ；获取所述链式静止同步补偿器中复频域中的复参变量s；获取所述链式静止同步补偿器中电网电压角频率ω_u；

根据所述比例谐振调节器的比例系数k_{pr_p}、所述比例谐振调节器的谐振系数k_{pr_r}、所述阻尼系数ξ、所述复频域中的复参变量s和所述电网电压角频率ω_u，获得所述比例谐振调节器的比例积分传递系数G_PR，其中，

11.根据权利要求1所述的链式静止同步补偿器控制方法，其特征在于，获得所述桥臂子电路的开关信号的具体步骤包括：采用载波移相调制方法对所述链式静止同步补偿器的每个桥臂进行调制，获得每个所述桥臂的子电路的开关信号。

12.根据权利要求1所述的链式静止同步补偿器控制方法，其特征在于，获得所述桥臂子电路的开关信号的具体步骤包括：采用最近电平逼近调制方法对所述链式静止同步补偿器的每个桥臂进行调制，获得每个所述桥臂的子电路的开关信号。

13.一种链式静止同步补偿器控制系统，其特征在于，包括：

电流坐标变换电路，链式静止同步补偿器的输出端与所述电流坐标变换电路的输入端相连，所述电流坐标变换电路用于获取链式静止同步补偿器的当前时刻三相桥臂电流i_uvw，并根据所述当前时刻三相桥臂电流i_uvw获得所述链式静止同步补偿器的当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电流i_αβ；

不对称电网电压观测器，所述电流坐标变换电路的输出端与所述不对称电网电压观测器的输入端相连，所述不对称电网电压观测器用于根据所述链式静止同步补偿器的当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电流i_αβ和所述链式静止同步补偿器的上一时刻两相静止坐标系下的桥臂参考电压获得当前时刻所述链式静止同步补偿器的端口电网电压观测值和端口电网电压观测值的正交量

正负分离电路，所述不对称电网电压观测器的输出端与所述正负分离电路的输入端相连，所述正负分离电路用于根据所述端口电网电压观测值和所述端口电网电压观测值的正交量获得端口电网电压观测值的正序分量和端口电网电压观测值的负序分量

双闭环矢量控制电路，所述不对称电网电压观测器的输出端、所述正负分离电路的输出端以及所述电流坐标变换电路的输出端分别与所述双闭环矢量控制电路的输入端相连，所述双闭环矢量控制电路的输出端与所述不对称电网电压观测器的输入端相连，所述双闭环矢量控制电路用于根据所述端口电网电压观测值所述端口电网电压观测值的正序分量和所述当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电流i_αβ，获得当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电压参考值并将所述当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电压参考值传送至所述不对称电网电压观测器；

电压坐标变换电路，所述双闭环矢量控制电路的输出端与所述电压坐标变换电路的输入端相连，所述电压坐标变换电路用于根据所述当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电压参考值获得当前时刻三相桥臂参考电压

调制控制电路，所述电压坐标变换电路的输出端、所述链式静止同步补偿器的输出端分别与所述调制控制电路的输入端相连，所述调制控制电路的输出端与所述链式静止同步补偿器的输入端相连，所述调制控制电路用于采集所述静止同步补偿器的桥臂子电路的电容电压U_c，并根据所述当前时刻三相桥臂参考电压获得所述桥臂子电路的开关信号；

其中，所述正负分离电路具体用于：

根据所述端口电网电压观测值获得端口电网电压在α方向上的观测值和端口电网电压在β方向上的观测值

根据所述端口电网电压观测值的正交量获得端口电网电压在α方向上的观测值的正交量和端口电网电压在β方向上的观测值的正交量

根据所述端口电网电压在α方向上的观测值所述端口电网电压在β方向上的观测值所述端口电网电压在α方向上的观测值的正交量和所述端口电网电压在β方向上的观测值的正交量获得端口电网电压在α方向上的观测值的正序分量端口电网电压在β方向上的观测值的正序分量端口电网电压在α方向上的观测值的负序分量和端口电网电压在β方向上的观测值的负序分量其中，

根据所述端口电网电压在α方向上的观测值的正序分量所述端口电网电压在β方向上的观测值的正序分量所述端口电网电压在α方向上的观测值的负序分量所述端口电网电压在β方向上的观测值的负序分量和所述电网电压观测值，获得所述电网电压观测值的正序分量和所述电网电压观测值的负序分量，其中，

14.根据权利要求13所述的链式静止同步补偿器控制系统，其特征在于，所述不对称电网电压观测器包括：

第一正交滤波器，所述电流坐标变换电路的输出端与所述第一正交滤波器的输入端相连，所述第一正交滤波器用于根据所述当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电流i_αβ，获得第一桥臂电流和与所述第一桥臂电流的相位差为90°的第二桥臂电流

第二正交滤波器，所述双闭环矢量控制电路的输出端与所述第二正交滤波器的输入端相连，所述第二正交滤波器用于根据上一时刻两相静止坐标系下的桥臂参考电压获得第一桥臂参考电压和与所述第一桥臂参考电压相位差为90°的第二桥臂参考电压

第一计算电路，所述第一正交滤波器的输出端和所述第二正交滤波器的输出端分别与所述第一计算电路的输入端相连，所述第一计算电路的输出端与所述双闭环矢量控制电路的输入端相连，所述第一计算电路用于根据所述第一桥臂电流所述第二桥臂电流所述第一桥臂参考电压所述链式静止同步补偿器中任一桥臂的电抗器电感之和L以及所述桥臂的电抗器电阻之和R，获得端口电网电压观测值

第二计算电路，所述第一正交滤波器的输出端和所述第二正交滤波器的输出端分别与所述第二计算电路的输入端相连，所述第二计算电路的输出端与所述双闭环矢量控制电路的输入端相连，所述第二计算电路用于根据所述第一桥臂电流所述第二桥臂电流所述第二桥臂参考电压所述桥臂的电抗器电感之和L以及所述桥臂的电抗器电阻之和R，获得端口电网电压观测值的正交量

15.根据权利要求13所述的链式静止同步补偿器控制系统，其特征在于，所述双闭环矢量控制电路包括：

外环控制电路，所述链式静止同步补偿器的输出端与所述外环控制电路的输入端相连，所述外环控制电路用于获取所述链式静止同步补偿器的无功电流参考值

内环控制电路，所述外环控制电路的输出端、所述不对称电网电压观测器的输出端和所述电流坐标变换电路的输出端分别与所述内环控制电路的输入端相连，所述内环控制电路用于根据所述无功电流参考值和所述端口电网电压观测值的正序分量获得所述链式静止同步补偿器的电流参考值

比例谐振调节器，所述内环控制电路的输出端、所述不对称电网电压观测器的输出端分别与所述比例谐振调节器的输入端相连，所述比例谐振调节器的输出端分别与所述不对称电网电压观测器的输入端、所述电压坐标变换电路的输入端相连，所述比例谐振调节器用来根据所述电流参考值所述当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电流i_αβ、所述端口电网电压观测值和所述比例谐振调节器的比例积分传递系数G_PR，获得所述当前时刻两相静止坐标系下的桥臂电压参考值

16.根据权利要求15所述的链式静止同步补偿器控制系统，其特征在于，所述外环控制电路包括比例积分调节器，所述链式静止同步补偿器的输出端与所述比例积分调节器的输入端相连，所述比例积分调节器的输出端与所述内环控制电路的输入端相连，所述比例积分调节器用于根据所述链式静止同步补偿器在无功模式下的输出无功参考参数Q^*、所述链式静止同步补偿器的功率观测参数Q和所述比例积分调节器的比例积分传递函数G_PI，获得所述无功电流参考值或，根据所述链式静止同步补偿器在电压控制模式下的端口电压参考参数U^*、所述链式静止同步补偿器的电压观测参数U和所述比例积分调节器的比例积分传递函数G_PI，获得所述无功电流参考值