1 引言
在statcom裝置的控制系統(tǒng)中，采用合適的檢測(cè)算法精確、快速地檢測(cè)到所需要的指令信號(hào)之后，需要采用合適的控制策略以便精確、快速地產(chǎn)生實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。目前已出現(xiàn)的控制策略有：
（1）電流間接控制
電流間接控制就是按照statcom的工作原理，將statcom當(dāng)作交流電壓源來看待，通過對(duì)statcom變流器所產(chǎn)生交流電壓基波分量的相位和幅值來間接控制statcom的交流側(cè)所需產(chǎn)生的無功電流。間接電流法通過調(diào)節(jié)兩電壓間的相位差δ來控制輸出，且常常配合控制輸出電壓方波寬度θ。
（2)電流直接控制
電流直接控制采用跟蹤型pwm技術(shù)對(duì)statcom的交流側(cè)產(chǎn)生的無功電流進(jìn)行控制。電流直接控制的pwm策略很多，最常用的方法有三角形波比較法、滯環(huán)比較法和空間電壓矢量法等。
（3)滑模變結(jié)構(gòu)控制
滑模變結(jié)構(gòu)控制利用某種不連續(xù)的開關(guān)控制策略來強(qiáng)迫系統(tǒng)的狀態(tài)變量沿著相平面中某一預(yù)先設(shè)計(jì)好的“滑動(dòng)模態(tài)”軌跡運(yùn)動(dòng)?；Ｗ兘Y(jié)構(gòu)控制法在本質(zhì)上是一種開關(guān)型控制，它要求頻繁、快速地切換系統(tǒng)的控制狀態(tài)，而電力電子器件的惟一工作模式便是“開－關(guān)”模式，兩者內(nèi)在的聯(lián)系是利用滑模變結(jié)構(gòu)方法控制電力電子變流器的基礎(chǔ)，因此應(yīng)用滑模變結(jié)構(gòu)理論控制電力電子變流器是可行的。
（4)無差拍控制與差拍控制
無差拍控制是一種全數(shù)字畫的控制技術(shù)，其基本原理是：將輸出參數(shù)波形等間隔地劃分為若干個(gè)取樣周期，根據(jù)電路在每一取樣周期的起始值，預(yù)測(cè)在關(guān)于取樣周期中心對(duì)稱的方波脈沖作用下某電路變量在取樣周期末尾的值，然后適當(dāng)控制方波脈沖的極性和寬度，使輸出波形與要求的參數(shù)波形重合，再不斷調(diào)整每一取樣周期內(nèi)方波脈沖的極性和寬度，就能獲得諧波失真小的輸出。
（5)智能控制
與傳統(tǒng)控制方式相比，智能控制最大的好處是不必依賴控制對(duì)象的數(shù)學(xué)模型。理論上，所有智能控制方法都可以用于statcom的控制。但是，真正在statcom得到應(yīng)用的很少，在statcom控制研究中受到重視的三種智能控制方法有：模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制和專家系統(tǒng)控制。
2 主電路結(jié)構(gòu)
statcom實(shí)現(xiàn)有源濾波裝置的設(shè)計(jì)中，主電路單獨(dú)模塊的電路如圖1所示。
圖1 單模塊電路
圖1中，由g2和g3導(dǎo)通形成正脈波，而由g1和g4導(dǎo)通形成負(fù)脈波，當(dāng)模塊無脈波輸出時(shí)g2和g4導(dǎo)通使得t1處于短路狀態(tài)。由3個(gè)模塊構(gòu)成一個(gè)單相6脈波statcom，如圖2所示。
圖2 單相6脈波模塊電路
圖2中，虛線框內(nèi)是多個(gè)模塊完全相同，模塊可采用循環(huán)投切方法可使得各個(gè)模塊的輸出平均功率近似相等，從而提高了模塊化利用率，延長(zhǎng)了其使用壽命。
2 數(shù)學(xué)模型的建立
以單相補(bǔ)償為例。單相補(bǔ)償?shù)牡刃щ娐穲D如圖3所示。
圖3 單相補(bǔ)償?shù)刃щ娐?/FONT>
圖3中u表示系統(tǒng)電壓；i表示系統(tǒng)基波有功電流；il表示負(fù)載電流；i2表示補(bǔ)償電流；ui表示補(bǔ)償器輸出電壓；zx表示非線性負(fù)載。設(shè)檢測(cè)到的負(fù)載電流il和系統(tǒng)電壓u分別為
(1)
(2)
則當(dāng)k為1時(shí)，可以求出
(3)
補(bǔ)償器輸出電流為
i2=il-i (4)
因此，statcom的輸出電壓為
ui =ldi2/dt + u (5)
3 新型調(diào)制方式的原理
設(shè)脈波電平為uo，令k = ui/uo，并對(duì)k取整?！鱰為時(shí)隙的平均寬度，△t1為k個(gè)模塊串聯(lián)疊加輸出時(shí)間間隙，△t2為k+1個(gè)模塊串聯(lián)疊加輸出時(shí)間間隙，即輸出電平在kuo與(k+1)uo之間。根據(jù)面積等效原理有
(6)
于是可以求出△t1和△t2。令
(7)
為了減小相位誤差與幅值誤差，將△t分成n個(gè)小時(shí)隙，并對(duì)每個(gè)小時(shí)隙進(jìn)行k1和k2計(jì)算，此時(shí)△t為小時(shí)隙時(shí)間長(zhǎng)度。即通過對(duì)每個(gè)小時(shí)隙的計(jì)算來確定電平的跳變時(shí)刻。
以第一個(gè)小時(shí)隙開始計(jì)算時(shí)開始計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)時(shí)時(shí)間等于k1△t或k2△t時(shí)，輸出電平跳變。跳變關(guān)系見附表。
附表 跳變關(guān)系表
隨后進(jìn)行△t1或△t2計(jì)算(見附表)
(8)
(9)
式中
為計(jì)時(shí)開始到當(dāng)前小時(shí)隙的時(shí)間，當(dāng)
(10)
計(jì)時(shí)結(jié)束，為脈波的時(shí)隙長(zhǎng)度。計(jì)時(shí)結(jié)束后，重復(fù)上述過程就可以按照補(bǔ)償指令調(diào)制出相應(yīng)的波形了。
4 仿真分析
應(yīng)用matlab編寫對(duì)調(diào)制輸出的波形進(jìn)行仿真，并對(duì)疊加出的正弦波進(jìn)行傅立葉分析，得出基波以及諧波的含量。以基波電壓峰值um=310v，正弦波峰值與階梯波峰值的差△=0，六脈沖逆變器個(gè)數(shù)n分別等于3，4，5，…，12時(shí)進(jìn)行仿真，部分仿真結(jié)果如圖4至圖7所示，從圖8至圖9中，可以更直觀的看出與仿真圖對(duì)應(yīng)的各次諧波電壓的情況。根據(jù)仿真結(jié)果可知，疊加出的電壓波形中所含諧波成分較少，輸出結(jié)果接近正弦波。
圖4 10脈波ui波形圖
圖5 12脈波ui波形圖
圖6 22脈波ui波形圖
圖7 24脈波ui波形圖
圖8 10脈波諧波電壓頻譜圖
圖9 12脈波諧波電壓頻譜圖
5 結(jié)束語(yǔ)
經(jīng)過matlab的仿真分析，從圖表中可以看出脈波數(shù)越多，諧波含量越低，能消除的諧波次數(shù)越高。假設(shè)脈波數(shù)為k，當(dāng)k為奇數(shù)時(shí)，k+4次以下諧波被基本消除；當(dāng)k為偶數(shù)時(shí)，k+5次以下諧波被基本消除，被濾除電壓諧波的總畸變率
。
作者簡(jiǎn)介
畢治軍（1982-） 男 研究生，研究方向：諧波抑制、無功補(bǔ)償。
參考文獻(xiàn)
[1] 謝小榮,姜齊榮. 柔性交流輸電系統(tǒng)的原理與應(yīng)用[m]. 北京:清華大學(xué)出版社,2006:1-32.
[2] 羅承廉,紀(jì)勇,劉遵義. 靜止同步補(bǔ)償器(statcom)的原理與實(shí)現(xiàn)[m]. 北京:中國(guó)電力出版社,2005:1-57.
[3] 羅安. 電網(wǎng)諧波治理和無功補(bǔ)償技術(shù)及裝備[m]. 北京:中國(guó)電力出版社,2006:1-14.
[4] 王兆安,楊君,劉進(jìn)軍. 諧波抑制和無功功率補(bǔ)償[m]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002:192-241.
[5] 魏文輝,劉文華,騰樂天等. ±50mvar鏈?zhǔn)絪tatcom穩(wěn)態(tài)特性研究[j]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2004,28(3):28-31.
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