H橋級(jí)聯(lián)statcom自適應(yīng)死區(qū)補(bǔ)償方法
【專(zhuān)利摘要】H橋級(jí)聯(lián)STATCOM自適應(yīng)死區(qū)補(bǔ)償方法，涉及一種H橋級(jí)聯(lián)STATCOM自適應(yīng)死區(qū)補(bǔ)償方法。它是為了解決缺少直接針對(duì)H橋級(jí)聯(lián)STATCOM進(jìn)行死區(qū)補(bǔ)償?shù)膯?wèn)題。本發(fā)明根據(jù)H橋級(jí)聯(lián)STATCOM的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，得出三相坐標(biāo)系下H橋級(jí)聯(lián)STATCOM的離散數(shù)學(xué)模型；并將其轉(zhuǎn)換成離散狀態(tài)下的傳遞函數(shù)形式；采用離散擾動(dòng)觀測(cè)器，對(duì)死區(qū)效應(yīng)引起的STATCOM輸出電壓與參考電壓的差值進(jìn)行實(shí)時(shí)的在線觀測(cè)，并將觀測(cè)到的差值作為補(bǔ)償量，引入到H橋級(jí)聯(lián)STATCOM控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)死區(qū)的自適應(yīng)補(bǔ)償。本發(fā)明適用于一種H橋級(jí)聯(lián)STATCOM自適應(yīng)死區(qū)補(bǔ)償方法。
【專(zhuān)利說(shuō)明】H橋級(jí)聯(lián)STATCOM自適應(yīng)死區(qū)補(bǔ)償方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種H橋級(jí)聯(lián)STATCOM自適應(yīng)死區(qū)補(bǔ)償方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在工業(yè)應(yīng)用中，隨著電網(wǎng)中非線性負(fù)載的廣泛使用，所產(chǎn)生的無(wú)功和諧波電流對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重沖擊，為了保證較好的電能質(zhì)量，需要對(duì)6kV和1kV電網(wǎng)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償和諧波消除，以提高電網(wǎng)的可靠性與穩(wěn)定性。H橋級(jí)聯(lián)靜止同步補(bǔ)償器(STATCOM)利用多電平變換技術(shù)，將開(kāi)關(guān)器件電壓應(yīng)力降低，通過(guò)級(jí)聯(lián)，使整個(gè)裝置可以輸出高電壓，并具有損耗低、響應(yīng)快、儲(chǔ)能元件體積小和輸出電流諧波含量低等優(yōu)點(diǎn)，成為動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置發(fā)展的重要方向，在中高壓大容量場(chǎng)合得到了迅速的發(fā)展。
[0003]但由于H橋功率單元每個(gè)橋臂的功率管具有互補(bǔ)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，為避免開(kāi)關(guān)器件的直通現(xiàn)象，必須在互補(bǔ)的兩路信號(hào)間插入死區(qū)。然而死區(qū)時(shí)間的設(shè)置和開(kāi)關(guān)器件的非理想特性，必然造成了輸出電壓與參考電壓之間的誤差，導(dǎo)致功率單元輸出電流的諧波含量增大，還會(huì)出現(xiàn)零電流箝位現(xiàn)象。
[0004]然而，目前現(xiàn)有的死區(qū)補(bǔ)償方法，大多只針對(duì)非H橋級(jí)聯(lián)STATC0M，鮮有直接針對(duì)H橋級(jí)聯(lián)STATCOM這一新興結(jié)構(gòu)提出的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是為了解決缺少直接針對(duì)H橋級(jí)聯(lián)STATCOM進(jìn)行死區(qū)補(bǔ)償?shù)膯?wèn)題，從而提供了一種H橋級(jí)聯(lián)STATCOM自適應(yīng)死區(qū)補(bǔ)償方法。
[0006]H橋級(jí)聯(lián)STATCOM自適應(yīng)死區(qū)補(bǔ)償方法，該方法包括以下步驟:
[0007]步驟一、根據(jù)H橋級(jí)聯(lián)STATCOM的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，得出三相坐標(biāo)系下H橋級(jí)聯(lián)STATCOM的離散數(shù)學(xué)模型；
[0008]步驟二、根據(jù)步驟一得到的H橋級(jí)聯(lián)STATCOM的離散數(shù)學(xué)模型，得到離散狀態(tài)下的傳遞函數(shù)形式；
[0009]步驟三、采用離散擾動(dòng)觀測(cè)器，對(duì)死區(qū)效應(yīng)引起的STATCOM輸出電壓與參考電壓的差值進(jìn)行實(shí)時(shí)的在線觀測(cè)，并將觀測(cè)到的差值作為補(bǔ)償量，引入到H橋級(jí)聯(lián)STATCOM控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)死區(qū)的自適應(yīng)補(bǔ)償。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:采用本發(fā)明對(duì)實(shí)際的H橋級(jí)聯(lián)STATCOM的補(bǔ)償性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。搭建H橋級(jí)聯(lián)STATCOM實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并完成網(wǎng)側(cè)電壓us = 400V時(shí)和H橋單元直流側(cè)電壓參考值Udc = 200V時(shí)的低壓實(shí)驗(yàn)。具體實(shí)驗(yàn)參數(shù)為:每相N = 12個(gè)H橋單元，f =50Hz,單元直流側(cè)電容C = 5600 μ F,連接電抗器L = 1mH,等效開(kāi)關(guān)頻率f = IkHz,死區(qū)時(shí)間Td = 6μ S?？刂破髦械腄SP選擇TI公司的TMS320F28335芯片，負(fù)責(zé)無(wú)功電流檢測(cè)，參考指令電流計(jì)算和直流電壓控制；FPGA選擇Altera公司的Cyclone III系列的EP3C25芯片，負(fù)責(zé)產(chǎn)生36路PWM脈沖控制信號(hào)，并通過(guò)光纖將脈沖觸發(fā)信號(hào)送到每個(gè)H橋單元。測(cè)得的實(shí)驗(yàn)波形均為A相電流波形。[0011]圖3和圖4為H橋級(jí)聯(lián)STATCOM輸出的A相補(bǔ)償電流波形。其中，圖3為未進(jìn)行死區(qū)補(bǔ)償時(shí)的電流波形，可以看出電流波形有明顯畸變，出現(xiàn)了明顯的零點(diǎn)電流箝位現(xiàn)象，并且在電流峰值處出現(xiàn)了較大的畸變；圖4為采用死區(qū)補(bǔ)償后的電流波形，電流波形正弦度得到了明顯改善，畸變減小，有效的消除了零點(diǎn)電流箝位現(xiàn)象，且峰值處的波形平滑。諧波畸變THD由未補(bǔ)償時(shí)的2.64%，下降到1.53%。
[0012]圖5和圖6為STATCOM輸出的A相電壓波形。其中，圖5為未進(jìn)行死區(qū)補(bǔ)償時(shí)的輸出電壓波形，可以看出電壓含有很大的諧波，并且在電壓峰值處，階梯波形嚴(yán)重畸變；圖6為采用死區(qū)補(bǔ)償后的輸出電壓波形，電壓所含諧波降低，在峰值處，波形平滑，畸變減小，波形的正弦度得到了明顯改善。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是H橋級(jí)聯(lián)STATCOM的主電路拓?fù)淇驁D；
[0014]圖2是本發(fā)明自適應(yīng)死區(qū)補(bǔ)償方法框圖；
[0015]圖3是未采用本發(fā)明提出的自適應(yīng)死區(qū)補(bǔ)償方法時(shí)的H橋級(jí)聯(lián)STATCOM的輸出電流波形；
[0016]圖4是采用本發(fā)明提出的自適應(yīng)死區(qū)補(bǔ)償方法時(shí)的H橋級(jí)聯(lián)STATCOM的輸出電流波形；
[0017]圖5是未采用本發(fā)明提出的自適應(yīng)死區(qū)補(bǔ)償方法時(shí)的H橋級(jí)聯(lián)STATCOM的輸出電壓波形；
[0018]圖6是采用本發(fā)明提出的自適應(yīng)死區(qū)補(bǔ)償方法時(shí)的H橋級(jí)聯(lián)STATCOM的輸出電壓波形。
【具體實(shí)施方式】
[0019]【具體實(shí)施方式】一:下面結(jié)合圖1和圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的H橋級(jí)聯(lián)STATCOM自適應(yīng)死區(qū)補(bǔ)償方法，該方法包括以下步驟:
[0020]步驟一、根據(jù)H橋級(jí)聯(lián)STATCOM的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，得出三相坐標(biāo)系下H橋級(jí)聯(lián)STATCOM的離散數(shù)學(xué)模型；
[0021]步驟二、根據(jù)步驟一得到的H橋級(jí)聯(lián)STATCOM的離散數(shù)學(xué)模型，得到離散狀態(tài)下的傳遞函數(shù)形式；
[0022]步驟三、采用離散擾動(dòng)觀測(cè)器，對(duì)死區(qū)效應(yīng)引起的STATCOM輸出電壓與參考電壓的差值進(jìn)行實(shí)時(shí)的在線觀測(cè)，并將觀測(cè)到的差值作為補(bǔ)償量，引入到H橋級(jí)聯(lián)STATCOM控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)死區(qū)的自適應(yīng)補(bǔ)償。
[0023]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式對(duì)【具體實(shí)施方式】一所述的H橋級(jí)聯(lián)STATCOM自適應(yīng)死區(qū)補(bǔ)償方法作進(jìn)一步限定，本實(shí)施方式中，步驟一中的三相坐標(biāo)系下的離散數(shù)學(xué)模型為:
【權(quán)利要求】
1.H橋級(jí)聯(lián)STATCOM自適應(yīng)死區(qū)補(bǔ)償方法，其特征在于:該方法包括以下步驟: 步驟一、根據(jù)H橋級(jí)聯(lián)STATCOM的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，得出三相坐標(biāo)系下H橋級(jí)聯(lián)STATCOM的離散數(shù)學(xué)模型； 步驟二、根據(jù)步驟一得到的H橋級(jí)聯(lián)STATCOM的離散數(shù)學(xué)模型，得到離散狀態(tài)下的傳遞函數(shù)形式； 步驟三、采用離散擾動(dòng)觀測(cè)器，對(duì)死區(qū)效應(yīng)引起的STATCOM輸出電壓與參考電壓的差值進(jìn)行實(shí)時(shí)的在線觀測(cè)，并將觀測(cè)到的差值作為補(bǔ)償量，引入到H橋級(jí)聯(lián)STATCOM控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)死區(qū)的自適應(yīng)補(bǔ)償。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的H橋級(jí)聯(lián)STATCOM自適應(yīng)死區(qū)補(bǔ)償方法，其特征在于:步驟一中的三相坐標(biāo)系下的離散數(shù)學(xué)模型為:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的H橋級(jí)聯(lián)STATCOM自適應(yīng)死區(qū)補(bǔ)償方法，其特征在于:步驟二中，得到離散狀態(tài)下的傳遞函數(shù)為:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的H橋級(jí)聯(lián)STATCOM自適應(yīng)死區(qū)補(bǔ)償方法，其特征在于:步驟三中，結(jié)合式(4)、式(5)與離散擾動(dòng)觀測(cè)器的工作原理，并重新定義各個(gè)變量，將觀測(cè)到的差值作為補(bǔ)償量，引入到H橋級(jí)聯(lián)STATCOM控制系統(tǒng)中，同時(shí)考慮死區(qū)效應(yīng)的影響，由式(4)可得:
【文檔編號(hào)】H02J3/01GK104037768SQ201410293425
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月25日
【發(fā)明者】于泳, 徐榕, 徐殿國(guó), 何崇飛 申請(qǐng)人:哈爾濱同為電氣股份有限公司