CN106849201A - 一种statcom系统充电控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种STATCOM系统充电控制方法，适用于三相链式H桥级联子模块的主回路结构，其步骤是：在周期任务中选择电压最高的前N个子模块，并下发IGBT旁路命令，使这些子模块不充电，其他子模块在电网中充电；当相内子模块电压趋于均衡后，比较子模块电压和子模块平均电压上限值，当子模块电压大于或等于子模块平均电压上限值时，对其下发IGBT旁路命令，当子模块电压小于子模块平均电压上限值时，保持控制命令不变。此方法在实现相内子模块电压均衡的基础上有效降低子模块IGBT开关频率，降低器件开关损耗，提高STATCOM系统长期运行可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及的系统充电控制领域，具体涉及的是一种STATCOM系统充电控制方法。
背景技术
链式STATCOM（Static Synchronous
Compensator, 静止同步补偿器，简称STATCOM）系统由多个子模块级联而成，子模块电压由直流电容提供。因子模块器件存在个体差异，不控充电（自然充电）时容易造成子模块电压不均衡且子模块电压较低，而常规充电控制方法可使子模块电压趋于均衡，但当电压均衡后的IGBT开关频率较高，增加器件损耗以及引起高频谐波。因此在常规充电控制方法基础上解决IGBT开关频率较高问题是十分有必要的。
发明内容
针对现有技术上的不足，本发明的目的在于提供一种STATCOM系统的充电控制方法，其可实现相内子模块电压均衡同时有效降低子模块IGBT（Insulated Gate Bipolar
Transistor，绝缘栅双极型晶体管）开关频率，使STATCOM系统可长期处于稳定运行状态，保证子模块安全运行。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种STATCOM系统充电控制方法，其控制系统基于H桥级联的链式拓扑，适用于星型和角接两种主回路结构，所述控制方法包括如下步骤：
（1）在周期任务中选择电压最高的前N个子模块并下发IGBT旁路命令，使这些子模块不充电，而其他子模块在电网中充电；其中，N大于或等于1.
（2）在判断出相内子模块电压趋于均衡后，比较电压最高的前N个子模块电压和子模块平均电压上限值。当子模块电压大于或等于平均电压上限值时，并对其下发IGBT旁路命令，当子模块电压小于平均电压上限值时，保持控制命令不变。
上述步骤（2）中，下发IGBT旁路命令的方法是：控制系统对子模块下发IGBT1和IGBT3导通命令，使子模块直流电容不充电。
上述步骤（2）中，计算子模块平均电压上限值的方法是：子模块平均电压乘以系数，如系数为1.05倍。
上述步骤（2）中，判断相内子模块电压趋于均衡的方法是：子模块最高电压小于子模块平均电压上限值。
采用上述方案后，本发明具有以下特点：
（1）本发明可实现相内子模块电压均衡的基础上有效降低降低子模块IGBT开关频率，降低器件开关损耗，提高STATCOM系统长期运行可靠性。
（2）本发明使用范围可包括系统并网解锁前的启动阶段和系统运行过程中的临时挂网阶段。
附图说明
图1是本发明所采用的控制系统的一次电路拓扑图；
图2是本发明的流程图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
如图1所示，是应用本发明的充电控制方法的系统，可用于系统并网解锁前的启动阶段以及系统运行过程中的临时挂网阶段。
本发明提供一种STATCOM系统的充电控制方法，适用于三相链式H桥级联子模块的主回路结构，三相子模块独立控制且依次轮流循环，以任一相为例，如附图2所示，包括如下步骤：
（1）第一阶段中从子模块中选择电压最高的前N个子模块，其中，N≥1;并下发IGBT旁路命令，使这些子模块不充电，而其他子模块在电网中充电。每次周期任务循环判断并执行，使相内子模块电压逐渐趋于均衡。
下发IGBT旁路命令的方法是：控制系统对子模块下发IGBT1和IGBT3导通命令，使子模块直流电容不充电。
（2）第一阶段中比较最高的前N个子模块电压和子模块平均电压的上限值；当最高电压子模块的电压小于子模块平均电压上限值时进入第二阶段，反之则继续在第一阶段运行。
（3）第二阶段中从子模块中选择电压最高的前N个子模块依次判断，当子模块电压大于或等于平均电压上限值时，并对其下发IGBT旁路命令，当子模块电压小于平均电压上限值时，保持控制命令不变，如此循环执行。本实施例中计算子模块平均电压上限值的方法是：子模块平均电压乘以系数，如系数为1.05倍。
此外，判断相内子模块电压趋于均衡的方法是：最高电压子模块电压小于子模块平均电压上限值。
（4）第三阶段为退出充电控制，系统解锁或停止运行。
在本实施例中，若充电过程中不采用本发明提供的方法，则考虑极端情况相内子模块电压完全相同，每次周期任务均改变子模块IGBT旁路命令，假设每相子模块个数为12，充电旁路子模块个数N为2，系统控制任务周期为100us，则IGBT开关频率接近于555。而采用本发明方法后，假设平均电压上限值为1.05倍子模块平均电压，经测试验证可有效降低了IGBT开关频率，同时相内子模块电压保持均衡。本发明的充电控制方法可实现相内子模块电压均衡的基础上有效降低子模块IGBT开关频率，降低器件开关损耗，提高STATCOM系统长期运行可靠性。
基于上述本发明公开一种STATCOM系统充电控制方法，适用于三相链式H桥级联子模块的主回路结构，其步骤是：在周期任务中选择电压最高的前N个子模块，并下发IGBT旁路命令，使这些子模块不充电，其他子模块在电网中充电；当相内子模块电压趋于均衡后，比较子模块电压和子模块平均电压上限值，当子模块电压大于或等于子模块平均电压上限值时，对其下发IGBT旁路命令，当较高子模块电压小于子模块平均电压上限值时，保持控制命令不变。此方法在实现相内子模块电压均衡的基础上有效降低子模块IGBT开关频率，降低器件开关损耗，提高STATCOM系统长期运行可靠性。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
Claims (5)
1.一种STATCOM系统充电控制方法，适用于三相链式H桥级联子模块的主回路结构，其特征在于，其包括如下步骤：
（1）从每相子模块中选择电压最高的前N个子模块，其中，N大于或等于1，并下发IGBT旁路命令，使该N个电压子模块不充电，而其他子模块在电网中充电；
（2）比较最高子模块电压和子模块平均电压的上限值；当最高电压子模块的电压小于子模块平均电压上限值时进入步骤（3），反之则继续在步骤（1）运行；
（3）判断相内子模块电压趋于均衡时，比较最高的前N个子模块电压和子模块平均电压上限值；当子模块电压大于或等于平均电压上限值时，并对其下发IGBT旁路命令，当子模块电压小于平均电压上限值时，保持上个任务周期的执行结果，即控制命令不变，如此循环执行；
（4）判断是否退出充电控制，若是，则系统解锁或停止运行，否则，返回步骤（3）。
2.如权利要求1所述的STATCOM系统充电控制方法，其特征在于：所述步骤（1）中，下发IGBT旁路命令的方法是：控制系统对子模块下发IGBT1和IGBT3导通命令，使子模块直流电容不充电。
3.如权利要求1所述的STATCOM系统充电控制方法，其特征在于：所述步骤（2）中，计算子模块平均电压上限值的方法是：子模块平均电压乘以系数。
4.如权利要求1所述的STATCOM系统充电控制方法，其特征在于：所述步骤（3）中，判断相内子模块电压趋于均衡的方法是：子模块最高电压小于子模块平均电压上限值。
5.如权利要求1所述的STATCOM系统充电控制方法，其特征在于：所述步骤（3）中，三相子模块独立控制且每次周期任务中仅对一相子模块作充电控制，降低控制系统任务负载并减小子模块IGBT开关频率。
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