静止无功补偿器的控制方式

SVC 输出容量控制主要有电压控制和恒导纳控制两种方式,可以在运行人员的指令下互相切换。

3.1.1电压控制模式

这种控制模式下控制系统将测量所得到的母线电压Vmeas与一个设定的参考电压Vref 进行比较,然后将差值进行计算, 得到一个标么值电纳信号Bref ,该电纳值除以单组机械可投切电容(电抗) 器的电纳值可以确定需要的电容(电抗)器数目,而差值由TCR来补充。随后将该标么值电纳送往脉冲触发发生电路,控制TCR 的触发角。SVC稳态特性曲线的斜率采用电流反馈来实现,这种方法能够保证在SVC 控制范围内使端电压和端电流之间保持线性关系。实测的SVC电流ISVC与代表调差率的系数KSL相乘,构成信号VSL再输入到加法节点。当ISVC为感性时, VSL取正;当ISVC为容性时,VSL取负。其传递函数为:G( s) =K1（1+s T Q）/s(1+s Tp),其中T Q=Tp+Kp/K1

由于Tp通常设为零,因而控制器转化为简单的比例积分器,比例系数Kp 反映响应速度。电压调节器输出的电纳参考信号被送到触发计算单元,该单元计算出6 组触发角,送至脉冲发生电路,从而在SVC 母线上得到期望的电纳值,达到设定的控制目标。

3.1.2恒导纳控制模式

在该模式下,SVC 的等效导纳Bord 由运行人员设定,且该导纳可以在规定范围内连续可调。Bref来自电压调节器的输出,在恒导纳模式下被偏置。首先根据监控单元提供的开入量需要确定已投运的电容(电抗) 器组的等效电纳,然后经过电纳计算,得出仍需投切的电容(电抗) 器组以及需要的TCR 触发角连续调节的等效感性电纳。最后换算成触发角发送到触发脉冲发生电路。

3.1.3 PWM电流控制

对PWM电路的电流控制可分为间接电流控制和直接电流控制。前者通过控制整流器产生的交流电压基波分量的相位和幅值来实现PWM 交流侧的电流控制；后者采用跟踪型PWM控制技术对交流侧的电流进行直接控制。在目前的STATCOM 系统中，考虑到PWM开关频率较低以及功耗问题，因此多采用间接电流控制。但间接电流控制其网侧电流的动态响应慢，且对系统参数变化灵敏。相比之下，直接电流控制更能精确地控制PWM输出的电流，因此在DSTATCOM设计中，采用直接电流控制方法，从而可以设置较高的PWM 开关频率，减少输出电流谐波，获得较好的输出电流波形，进而降低系统设计成本，提高运行可靠性。该实验控制方法采用基于矢量变换的直接电流控制，其控制方案如下图所示。

该实验控制方法采用基于矢量变换的直接电流控制实测三相输出电流ia，ib，ic 经过d-q 变换与指令电流生成无功电流指令，实测直流侧电压Udc与控制电压通过电压控制器生成有功电流指令，此指令送入电流控制器进行调节，经过d-q 反变换得到三相PWM指令信号。利用DSP 的事件管理器生成PWM 输出信号，对输出电流进行直接控制，以获得所需要的电流波形。系统采用内、外环控制，控制外环对电压进行控制，以稳定直流侧输出电压，方便并网，提高系统运行可靠性；控制内环对输出电流进行直接控制，以提高系统动态响应性能。由于矢量变换参考值和反馈值在稳态时均为直流信号，因此可通过调节器进行无稳态误差的电流信号跟踪，以消除系统的静态误差，提高DSTATCOM的补偿精度。

3.1.4 静止无功补偿器多目标统一控制方法

随着SVC在电网及负荷补偿中的广泛应用，其控制器的设计也就成为研究热点在电压控制方面，有很多学者提出了智能自适应比例积分微分(proportion integral differential，PID)控制方式、基于模糊算法，遗传算法等算法的非线性SVC控制方式、蚁群算法寻优的PID控制方法等。在功率因数控制方面，主要有传统PI控制及神经网络控制等。在不平衡补偿方法上，主要有基于瞬时无功功率和同步对称分量法、虚拟对称三相系统合成电压矢量的同步平衡补偿法和Steinmetz 平衡化补偿法等。这些关于SVC在电能质量方面的控制，大多是针对单一电能质量目标的，少有文献研究SVC在多个电能质量目标方面的控制。本文针对SVC补偿配电网负荷引起的电压波动、功率因数较低和负载电流不平衡的问题，提出一种多目标统一控制器，主要由功率因数闭环–负序电流补偿前馈控制支路和S VC安装点电压闭环–负序电流补偿前馈控制支路组成。它可以依据负荷在不同运行状态所引起的电能质量问题，进行两条控制支路之间的自动切换。其中对功率因数闭环–负序电流补偿前馈控制支路设计了模糊P I 控制算法，对S VC 安装点电压闭环–负序电流补偿前馈控制支路设计了非线性P I 控制算法。