CN107910876A - 一种基于链式statcom的外环电压控制方法及装置 - Google Patents

一种基于链式statcom的外环电压控制方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种基于链式STATCOM的外环电压控制方法及装置，本发明通过移除外环电压PI控制方法中相间均压环节和相内均压环节的积分运算环节，简化了链式STATCOM双闭环复合控制的外环计算控制环节，解决了由于传统的电压外环控制多采用比例‑积分(PI)控制器，积分环节较多，使得控制器对外界扰动抵御能力不足，容易出现电容电压振荡现象和***不稳定，特别是相内均压环节和相间均压环节，导致了现有的三相链式STATCOM***的暂态响应速度慢，不符合实际工程要求的技术问题。

Description

一种基于链式STATCOM的外环电压控制方法及装置
技术领域
本发明涉及电力***领域，尤其涉及一种基于链式STATCOM的外环电压控制方法及装置。
背景技术
STATCOM，即STATic synchronous COMpensator，静止同步补偿器，是一种应用于电力***进行无功补偿和综合电能质量治理的电力设备。链式STATCOM是指STATCOM的主电路拓扑结构采用单相全桥电路(2H桥)串联或并联连接。
随着快速动态无功补偿的需求日益增长，在中高压输配电领域中，基于模块化串并联结构的链式STATCOM以其直挂电压高、响应速度快、补偿范围宽、暂态特性优等优点，在风电场、传统直流输电、工厂综合电能质量治理等领域得到了广泛的应用。
链式STATCOM的控制***核心算法是实现预期补偿功能的关键。传统链式STATCOM广泛采用电压-电流双闭环控制(电压控制外环和电流控制内环)，电压外环主要控制链式STATCOM中各单相全桥模块直流电容电压的恒定，电流控制内环主要作用是实现d、q轴直流电流的快速跟踪控制；电压外环控制通常分为三层：总体均压控制、相内均压和相间均压，但由于传统的电压外环控制多采用比例-积分(PI)控制器，积分环节较多，使得控制器对外界扰动抵御能力不足，容易出现电容电压振荡现象和***不稳定，特别是相内均压和相间均压环，导致了现有的三相链式STATCOM***的暂态响应速度慢，不符合实际工程要求的技术问题。
发明内容
本发明提供了一种基于链式STATCOM的外环电压控制方法、装置，用于解决由于传统的电压外环控制多采用比例-积分(PI)控制器，积分环节较多，使得控制器对外界扰动抵御能力不足，容易出现电容电压振荡现象和***不稳定，特别是相内均压和相间均压环，导致了现有的三相链式STATCOM***的暂态响应速度慢，不符合实际工程要求的技术问题。
本发明提供了一种基于链式STATCOM的外环电压控制方法，包括：
S1：通过采样获取链式STATCOM***中各个2H桥的直流电容电压采样值；
S2：根据所述直流电容电压采样值，分别计算出单相直流电容电压的平均值和三相直流电容电压的总平均值；
S3：根据预置直流电容电压参考值和所述三相直流电容电压的总平均值的差值，通过积分-比例控制环节，获取d轴跟踪指令电流，并输入到内环电流控制环节中；
S4：根据所述三相直流电容电压的总平均值和所述单相直流电容电压的平均值的差值，通过第一比例控制环节，得到相间电压调制修正量；
S5：分别根据各相中所述单相直流电容电压的平均值和所述直流电容电压采样值的差值，通过第二比例控制环节，得到相内电压调制修正量；
S6：将所述相间电压调制修正量和所述相内电压调制修正量，与内环电流控制环节输出的内环调制输出电压进行叠加并合成调制波，然后对所述调制波进行采样，生成PWM调控信号。
优选地，步骤S3之后还包括：
S301：获取STATCOM接入点的三相接入电压和STATCOM负载侧的三相负载电流，通过锁相环获取q轴跟踪指令电流，并输入到所述内环电流控制环节中；
S302：获取STATCOM输出的三相输出电流，根据所述三相输出电流通过派克变换方式得到d轴电流分量和q轴电流分量，根据所述三相接入电压通过派克变换方式得到d轴电压分量和q轴电压分量，并将所述d轴电流分量、所述q轴电流分量、所述d轴电压分量和所述q轴电压分量输入到所述内环电流控制环节中；
S303：根据所述d轴跟踪指令电流、所述q轴跟踪指令电流、所述d轴电流分量、所述q轴电流分量、所述d轴电压分量和所述q轴电压分量，通过内环电流控制中的微分-比例前馈控制环节，得到所述内环调制输出电压。
优选地，所述步骤S4具体包括：
根据所述三相直流电容电压的总平均值和所述单相直流电容电压的平均值的差值，通过第一比例控制环节，得到相间电压调制修正量，其中，所述相间电压调制修正量的计算公式为：
其中，Δucy代表第y相经过第一比例控制环节调节后输出的相间电压调制修正量，y＝A，B或C，分别代表A相2H桥模块、B相2H桥模块、C相2H桥模块，代表第y相2H桥模块的直流电容电压平均值，代表所述三相直流电容电压的总平均值，Kp1代表第一比例增益常数，ω代表所述链式STATCOM***预置频率对应的角频率，代表相位差。
优选地，所述步骤S5具体包括：
分别根据各相中所述单相直流电容电压的平均值和所述直流电容电压采样值的差值，通过第二比例控制环节，输出各个级联2H桥的所述相内电压调制修正量，其中，所述相内电压调制修正量的计算公式为：
其中，Δuiy,j代表第y相中的第j个级联2H桥经相内均压后输出的相内电压调制修正量，y＝A，B或C，分别代表A相2H桥模块、B相2H桥模块、C相2H桥模块，代表第y相2H桥模块的直流电容电压平均值，udcy,j代表第y相2H桥模块中第j个级联2H桥的电压采样值，Kp2代表第二比例增益常数，ω代表所述链式STATCOM***预置频率对应的角频率。
优选地，控制所述三相直流电容电压的总平均值的时间常数τz、控制所述单相直流电容电压平均值的时间常数τj和控制所述直流电容电压采样值的时间常数τn的关系为：τz＜τj＜τn。
一种基于链式STATCOM的外环电压控制装置，其特征在于，包括：
电压采样单元，用于通过采样获取各个2H桥的直流电容电压采样值；
均值计算单元，用于根据所述直流电容电压采样值，分别计算出单相直流电容电压的平均值和三相直流电容电压的总平均值；
总体均压单元，用于根据预置直流电容电压参考值和所述三相直流电容电压的总平均值的差值，通过积分-比例控制环节，获取d轴跟踪指令电流，并输入到内环电流控制环节中；
相间均压单元，用于根据所述三相直流电容电压的总平均值和所述单相直流电容电压的平均值的差值，通过第一比例控制环节，得到相间电压调制修正量；
相内均压单元，用于分别根据各相中所述单相直流电容电压的平均值和所述直流电容电压采样值的差值，通过第二比例控制环节，得到相内电压调制修正量；
脉冲输出单元，用于将所述相间电压调制修正量和所述相内电压调制修正量，与内环电流控制环节输出的内环调制输出电压进行叠加并合成调制波，然后对所述调制波进行采样，生成PWM调控信号。
优选地，还包括：
锁相环单元，用于获取STATCOM接入点的三相接入电压和STATCOM负载侧的三相负载电流，通过锁相环获取q轴跟踪指令电流，并输入到所述内环电流控制环节中；
派克变换单元，用于获取STATCOM输出的三相输出电流，根据所述三相输出电流通过派克变换方式得到d轴电流分量和q轴电流分量，根据所述三相接入电压通过派克变换方式得到d轴电压分量和q轴电压分量，并将所述d轴电流分量、所述q轴电流分量、所述d轴电压分量和所述q轴电压分量输入到所述内环电流控制环节中；
内环控制单元，用于根据所述d轴跟踪指令电流、所述q轴跟踪指令电流、所述d轴电流分量、所述q轴电流分量、所述d轴电压分量和所述q轴电压分量，通过内环电流控制中的微分-比例前馈控制环节，得到所述内环调制输出电压。
优选地，所述相间均压单元具体用于：
根据所述三相直流电容电压的总平均值和所述单相直流电容电压的平均值的差值，通过第一比例控制环节，得到相间电压调制修正量，其中，所述相间电压调制修正量的计算公式为：
其中，Δucy代表第y相经过第一比例控制环节调节后输出的相间电压调制修正量，y＝A，B或C，分别代表A相2H桥模块、B相2H桥模块、C相2H桥模块，代表第y相2H桥模块的直流电容电压平均值，代表所述三相直流电容电压的总平均值，Kp1代表第一比例增益常数，ω代表所述链式STATCOM***预置频率对应的角频率，代表相位差。
优选地，所述相内均压单元具体用于：
分别根据各相中所述单相直流电容电压的平均值和所述直流电容电压采样值的差值，通过第二比例控制环节，输出各个级联2H桥的所述相内电压调制修正量，其中，所述相内电压调制修正量的计算公式为：
其中，Δuiy,j代表第y相中的第j个级联2H桥经相内均压后输出的相内电压调制修正量，y＝A，B或C，分别代表A相2H桥模块、B相2H桥模块、C相2H桥模块，代表第y相2H桥模块的直流电容电压平均值，udcy,j代表第y相2H桥模块中第j个级联2H桥的电压采样值，Kp2代表第二比例增益常数，ω代表所述链式STATCOM***预置频率对应的角频率。
优选地，控制所述三相直流电容电压的总平均值的时间常数τz、控制所述单相直流电容电压平均值的时间常数τj和控制所述直流电容电压采样值的时间常数τn的关系为：τz＜τj＜τn。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
本发明提供的一种基于链式STATCOM的外环电压控制方法，包括：S1：通过采样获取链式STATCOM***中各个2H桥的直流电容电压采样值；S2：根据所述直流电容电压采样值，分别计算出单相直流电容电压的平均值和三相直流电容电压的总平均值；S3：根据预置直流电容电压参考值和所述三相直流电容电压的总平均值的差值，通过积分-比例控制环节，获取d轴跟踪指令电流，并输入到内环电流控制环节中；S4：根据所述三相直流电容电压的总平均值和所述单相直流电容电压的平均值的差值，通过第一比例控制环节，得到相间电压调制修正量；S5：分别根据各相中所述单相直流电容电压的平均值和所述直流电容电压采样值的差值，通过第二比例控制环节，得到相内电压调制修正量；S6：将所述相间电压调制修正量和所述相内电压调制修正量，与内环电流控制环节输出的内环调制输出电压进行叠加并合成调制波，然后对所述调制波进行采样，生成PWM调控信号。
本发明通过移除传统外环电压PI控制方法中相间均压环节和相内均压环节的积分运算环节，简化了链式STATCOM双闭环复合控制的外环计算控制环节，解决了由于传统的电压外环控制多采用比例-积分(PI)控制器，积分环节较多，使得控制器对外界扰动抵御能力不足，容易出现电容电压振荡现象和***不稳定，特别是相内均压环和相间均压环，导致了现有的三相链式STATCOM***的暂态响应速度慢，不符合实际工程要求的技术问题。
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，下面将对实施例或现有技术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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为一种基于链式STATCOM的外环电压控制方法一个实施例的流程图；
图2为一种基于链式STATCOM的外环电压控制方法另一个实施例的流程图；
图3为一种链式STATCOM的一次装置结构示意图；
图4为一种基于链式STATCOM的外环电压控制装置一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种基于链式STATCOM的外环电压控制方法，用于由于传统的电压外环控制多采用比例-积分(PI)控制器，积分环节较多，使得控制器对外界扰动抵御能力不足，容易出现电容电压振荡现象和***不稳定，特别是相内均压和相间均压环，导致了现有的三相链式STATCOM***的暂态响应速度慢，不符合实际工程要求的技术问题。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供了一种基于链式STATCOM的外环电压控制方法一个实施例，包括：
101：通过采样获取链式STATCOM***中各个2H桥的直流电容电压采样值；
需要说明的是，udcy,j为第y相内的第j个2H桥的直流电容电压采样值，其中，y＝A，B或C，分别代表A相2H桥模块、B相2H桥模块、C相2H桥模块，j代表第y相内的第j个2H桥模块。
102：根据直流电容电压采样值，分别计算出单相直流电容电压的平均值和三相直流电容电压的总平均值；
需要说明的是，单相直流电容电压的平均值为：
三相直流电容电压的总平均值为：
其中，n代表每个单相模块中的2H桥模块数量。
103：根据预置直流电容电压参考值和三相直流电容电压的总平均值的差值，通过积分-比例控制环节，获取d轴跟踪指令电流，并输入到内环电流控制环节中；
需要说明的是，通过积分-比例控制环节，对STATCOM***中的所有2H桥模块的电容电压值进行调控，使得三相直流电容电压的总平均值趋近于预置直流电容电压参考值udcref，并输出d轴跟踪指令电流idref作为电流内环d轴的指令值，其中积分-比例控制环节的算法为：
其中，idref为d轴跟踪指令电流，udcref为预置直流电容电压参考值，Kp0为控制积分-比例控制环节的比例增益常数，Ki为积分-比例控制环节的积分增益常数。
104：根据三相直流电容电压的总平均值和单相直流电容电压的平均值的差值，通过第一比例控制环节，得到相间电压调制修正量；
需要说明的是，通过第一比例控制环节，使得各单相直流电容电压的平均值趋向于三相直流电容电压的总平均值并输出相间电压调制修正量Δucy，其中，第一比例控制环节的算法为：
其中，ucq代表经过第一比例控制环节调节后输出的相间电压调制修正量，y＝(A，B，C)代表A相2H桥模块、B相2H桥模块、C相2H桥模块中的其中之一，代表单相2H桥模块的直流电容电压平均值，代表三相直流电容电压的总平均值，Kp1代表第一比例增益常数，ω代表链式STATCOM***预置频率对应的角频率，代表相位差；
其中，计算A相的相间电压调制修正量ΔucA时，为0°；计算B相的相间电压调制修正量ΔucB时，为120°；计算C相的相间电压调制修正量ΔucC时，为240°。
105：分别根据各相中单相直流电容电压的平均值和直流电容电压采样值的差值，通过第二比例控制环节，得到相内电压调制修正量；
需要说明的是，通过第二比例控制环节，使得该相内各个直流电容电压采样值udcy,j趋向于其所在的单相内的单相直流电容电压的平均值并输出相内电压调制修正量Δuiy,j，其中，第二比例控制环节的算法为
其中，Δuiy,j代表经相内均压后输出的相内电压调制修正量，y＝(A，B，C)代表A相2H桥模块、B相2H桥模块、C相2H桥模块中的其中之一，j代表单相2H桥模块中的第j个2H桥，代表单相2H桥模块的直流电容电压平均值，udcy,j代表单相2H桥模块中第j个级联2H桥的电压，Kp2代表第二比例增益常数，ω代表链式STATCOM***预置频率对应的角频率。
106：将相间电压调制修正量和相内电压调制修正量，与内环电流控制环节输出的内环调制输出电压进行叠加并合成调制波，然后对调制波进行采样，生成PWM调控信号。
进一步地，控制积分-比例控制环节中的三相直流电容电压的总平均值的时间常数τz、控制第一比例控制环节中的单相直流电容电压平均值的时间常数τj和控制第二比例控制环节中的直流电容电压采样值的时间常数τn的关系为：τz＜τj＜τn。
需要说明的是，积分-比例控制环节、第一比例控制环节和第二比例控制环节的参数设计通过控制环节的时间常数进行配合，通过模型框图的近似和简化，三个控制环均可表示为典型的一阶惯性环节，假设三个环节的时间常数分别为τz、τj和τn，本发明给出的时间常数配合关系为τz＜τj＜τn，具体工程实施中对50Hz***，通常取τz＝10ms，τj＝20ms，τn＞100τj。
本发明实施例提供了一种基于链式STATCOM的外环电压控制方法一个实施例，本实施例通过移除了电压控制外环中相内均压和相间均压环节中的积分环节，减少了需要设计的控制参数，，提高了控制器的对外界扰动的抵御能力并通过时间常数的配合进行三层均压控制的协调，简化了均压环控制器参数的设计，优化了***调节的过程。
以上为本发明提供的一种基于链式STATCOM的外环电压控制方法一个实施例的详细叙述，下面介绍本发明提供的一种基于链式STATCOM的外环电压控制方法另一个实施例的详细叙述。
请参阅图2和图3，本发明提供了一种基于链式STATCOM的外环电压控制方法另一个实施例，包括：
201：通过采样获取链式STATCOM***中各个2H桥的直流电容电压采样值；
需要说明的是，直流电容电压采样值为udcy,j，其中，y＝(A，B，C)代表A相2H桥模块、B相2H桥模块、C相2H桥模块中的其中之一，j代表该相内的第j个2H桥模块。
202：根据直流电容电压采样值，分别计算出单相直流电容电压的平均值和三相直流电容电压的总平均值；
需要说明的是，单相直流电容电压的平均值为：
三相直流电容电压的总平均值为：
其中，n代表每个单相模块中的2H桥模块数量。
203：根据预置直流电容电压参考值和三相直流电容电压的总平均值的差值，通过积分-比例控制环节获取d轴跟踪指令电流，并输入到内环电流控制环节中；
需要说明的是，通过积分-比例控制环节，对STATCOM***中的所有2H桥模块的电容电压值进行调控，使得三相直流电容电压的总平均值趋近于预置直流电容电压参考值udcref，并输出d轴跟踪指令电流idref作为电流内环d轴的指令值，其中积分-比例控制环节的算法为：
其中，idref为d轴跟踪指令电流，udcref为预置直流电容电压参考值，Kp0为控制积分-比例控制环节的比例增益常数，Ki为积分-比例控制环节的积分增益常数。
204：获取STATCOM接入点的三相接入电压和STATCOM负载侧的三相负载电流，通过锁相环获取q轴跟踪指令电流，并输入到内环电流控制环节中；
需要说明的是，根据STATCOM接入点的三相接入电压uSABC通过锁相环获取到的q轴跟踪指令电流为iqref，作为电流内环q轴的指令值。
205：获取STATCOM输出的三相输出电流，根据三相输出电流通过派克变换方式得到d轴电流分量和q轴电流分量，根据三相接入电压通过派克变换方式得到d轴电压分量和q轴电压分量，并将d轴电流分量、q轴电流分量、d轴电压分量和q轴电压分量输入到内环电流控制环节中；
需要说明的是，三相输出电流iSABC通过派克变换方式得到d轴电流分量icd和q轴电流分量icq；三相接入电压uSABC通过派克变换方式得到d轴电压分量usq和q轴电压分量usq。
206：根据d轴跟踪指令电流、q轴跟踪指令电流、d轴电流分量、q轴电流分量、d轴电压分量和q轴电压分量，通过内环电流控制中的微分-比例前馈控制环节，得到内环调制输出电压；
需要说明的是，基于无源控制理论，建立欧拉-拉格朗日方程：
其中，x＝[icd icq]T为***的状态变量，icd和icq是由iSABC经派克变换得到的d轴电流分量和q轴电流分量；为正定惯性矩阵，反映***输出经连接电抗L并网；是***互连矩阵，反映d、q之间的耦合；是正定的对称阻尼阵，反映了***固有的能量耗散特性；
u＝[usd-ucd usq-ucq]T是外部输入矩阵，uCABC和usq由三相接入电压uSABC经派克变换获得，ucd和ucq由三相平均电压uCABC经派克变换获得，其中，三相接入电压uSABC为由A、B、C三相的接入电压分量合并得到的电压矢量，三相平均电压uCABC为由A、B、C三相的平均电压分量合并得到的电压矢量。
电流内环控制主要实现d轴指令电流iqref和q轴指令电流iqref的快速跟踪，令x*＝[idref iqref]T，则跟踪误差xe可以表示为：
xe＝x-x*＝[ied ieq]T
进一步建立***的误差动态方程如下：
通过设计虚拟阻尼注入Ra＝diag{ra1,ra2}，且有ra1＞0,ra2＞0，实现指令值的快速跟踪控制。通过李雅普诺夫函数推导的方式，最终得到的内环电流控制算法为：
207：根据三相直流电容电压的总平均值和单相直流电容电压平均值的差值，通过第一比例控制环节，得到相间电压调制修正量；
需要说明的是，通过第一比例控制环节，使得各单相直流电容电压的平均值趋向于三相直流电容电压的总平均值并输出相间电压调制修正量Δucy，其中，第一比例控制环节的算法为：
其中，Δucy代表第y相经过第一比例控制环节调节后输出的相间电压调制修正量，y＝A，B或C，分别代表A相2H桥模块、B相2H桥模块、C相2H桥模块，代表第y相2H桥模块的直流电容电压平均值，代表三相直流电容电压的总平均值，Kp1代表第一比例增益常数，ω代表链式STATCOM***预置频率对应的角频率，代表相位差；
其中，计算A相的相间电压调制修正量ΔucA时，为0°；计算B相的相间电压调制修正量ΔucB时，为120°；计算C相的相间电压调制修正量ΔucC时，为240°。
208：分别根据各相中单相直流电容电压的平均值和直流电容电压采样值的差值，通过第二比例控制环节，得到相内电压调制修正量；
需要说明的是，通过第二比例控制环节，使得第y相内各个直流电容电压采样值udcy,j趋向于其所在的单相内的单相直流电容电压的平均值并输出相内电压调制修正量Δuiy,j，其中，第二比例控制环节的算法为
其中，Δuiy,j代表第y相中的第j个级联2H桥经相内均压后输出的相内电压调制修正量，y＝A，B或C，分别代表A相2H桥模块、B相2H桥模块、C相2H桥模块，代表第y相2H桥模块的直流电容电压平均值，udcy,j代表第y相2H桥模块中第j个级联2H桥的电压采样值，Kp2代表第二比例增益常数，ω代表链式STATCOM***预置频率对应的角频率。
209：将相间电压调制修正量和相内电压调制修正量，与内环电流控制环节输出的内环调制输出电压进行叠加并合成调制波，然后对调制波进行采样，生成PWM调控信号。
需要说明的是，根据最终生成的PWM调控信号，调控链式STATCOM***中的各个IGBT模块，调节对输变电设备的电压补偿效率。
进一步地，控制三相直流电容电压的总平均值的时间常数τz、控制的单相直流电容电压平均值的时间常数τj和控制直流电容电压采样值的时间常数τn的关系为：τz＜τj＜τn。
需要说明的是，积分-比例控制环节、第一比例控制环节和第二比例控制环节的参数设计通过控制环节的时间常数进行配合，通过模型框图的近似和简化，三个控制环均可表示为典型的一阶惯性环节，积分-比例控制环节、第一比例控制环节和第二比例控制环节的时间常数分别为τz、τj和τn，其中各时间常数配合关系为τz＜τj＜τn，具体工程实施中对50Hz***，通常取τz＝10ms，τj＝20ms，τn＞100τj。
本发明实施例提供了一种基于链式STATCOM的外环电压控制方法另一个实施例，本实施例根据移除了相内均压和相间均压环节中的积分环节的外环电压控制环节，与采用了基于能量耗散的无源控制策略的内环电流控制环节相互配合，保证了控制***的稳定性，同时在内环电流控制环节中引入了指令值前馈，其中，内环控制器中只有两个虚拟注入阻尼参数需要设计，极大地简化了控制器设计和现场调试过程，提高了STATCOM的暂态响应的速度。
以上为本发明实施例提供的一种基于链式STATCOM的外环电压控制方法另一个实施例的详细叙述，以下为本发明实施例提供的一种基于链式STATCOM的外环电压控制装置一个实施例的详细描述。
请参阅图4，本发明提供了一种基于链式STATCOM的外环电压控制装置的一个实施例，包括：
电压采样单元401，用于通过采样获取各个2H桥的直流电容电压采样值；
均值计算单元402，用于根据直流电容电压采样值，分别计算出单相直流电容电压的平均值和三相直流电容电压的总平均值；
总体均压单元403，用于根据预置直流电容电压参考值和三相直流电容电压的总平均值的差值，通过积分-比例控制环节，获取d轴跟踪指令电流，并输入到内环电流控制环节中；
相间均压单元404，用于根据三相直流电容电压的总平均值和单相直流电容电压的平均值的差值，通过第一比例控制环节，得到相间电压调制修正量；
相内均压单元405，用于分别根据各相中单相直流电容电压的平均值和直流电容电压采样值的差值，通过第二比例控制环节，得到相内电压调制修正量；
脉冲输出单元406，用于将相间电压调制修正量和相内电压调制修正量，与内环电流控制环节输出的内环调制输出电压进行叠加并合成调制波，然后对调制波进行采样，生成PWM调控信号。
进一步地，还包括：
锁相环单元407，用于获取STATCOM接入点的三相接入电压和STATCOM负载侧的三相负载电流，通过锁相环获取q轴跟踪指令电流，并输入到内环电流控制环节中；
派克变换单元408，用于获取STATCOM输出的三相输出电流，根据三相输出电流通过派克变换方式得到d轴电流分量和q轴电流分量，根据三相接入电压通过派克变换方式得到d轴电压分量和q轴电压分量，并将d轴电流分量、q轴电流分量、d轴电压分量和q轴电压分量输入到内环电流控制环节中；
内环控制单元409，用于根据d轴跟踪指令电流、q轴跟踪指令电流、d轴电流分量、q轴电流分量、d轴电压分量和q轴电压分量，通过内环电流控制中的微分-比例前馈控制环节，得到内环调制输出电压。
进一步地，相间均压单元具体用于：
根据三相直流电容电压的总平均值和单相直流电容电压的平均值的差值，通过第一比例控制环节，得到相间电压调制修正量，其中，相间电压调制修正量的计算公式为：
其中，Δucy代表第y相经过第一比例控制环节调节后输出的相间电压调制修正量，y＝A，B或C，分别代表A相2H桥模块、B相2H桥模块、C相2H桥模块，代表第y相2H桥模块的直流电容电压平均值，代表三相直流电容电压的总平均值，Kp1代表第一比例增益常数，ω代表链式STATCOM***预置频率对应的角频率，代表相位差。
进一步地，相内均压单元具体用于：
分别根据各相中单相直流电容电压的平均值和直流电容电压采样值的差值，通过第二比例控制环节，输出各个级联2H桥的相内电压调制修正量，其中，相内电压调制修正量的计算公式为：
其中，Δuiy,j代表第y相中的第j个级联2H桥经相内均压后输出的相内电压调制修正量，y＝A，B或C，分别代表A相2H桥模块、B相2H桥模块、C相2H桥模块，代表第y相2H桥模块的直流电容电压平均值，udcy,j代表第y相2H桥模块中第j个级联2H桥的电压采样值，Kp2代表第二比例增益常数，ω代表链式STATCOM***预置频率对应的角频率。
进一步地，控制三相直流电容电压的总平均值的时间常数τz、控制单相直流电容电压平均值的时间常数τj和控制直流电容电压采样值的时间常数τn的关系为：τz＜τj＜τn。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的***，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于链式STATCOM的外环电压控制方法，其特征在于，包括：
S1：通过采样获取链式STATCOM***中各个2H桥的直流电容电压采样值；
S2：根据所述直流电容电压采样值，分别计算出单相直流电容电压的平均值和三相直流电容电压的总平均值；
S3：根据预置直流电容电压参考值和所述三相直流电容电压的总平均值的差值，通过积分-比例控制环节，获取d轴跟踪指令电流，并输入到内环电流控制环节中；
S4：根据所述三相直流电容电压的总平均值和所述单相直流电容电压的平均值的差值，通过第一比例控制环节，得到相间电压调制修正量；
S5：分别根据各相中所述单相直流电容电压的平均值和所述直流电容电压采样值的差值，通过第二比例控制环节，得到相内电压调制修正量；
S6：将所述相间电压调制修正量和所述相内电压调制修正量，与内环电流控制环节输出的内环调制输出电压进行叠加并合成调制波，然后对所述调制波进行采样，生成PWM调控信号。
2.根据权利要求1所述的一种基于链式STATCOM的外环电压控制方法，其特征在于，步骤S3之后还包括：
S301：获取STATCOM接入点的三相接入电压和STATCOM负载侧的三相负载电流，通过锁相环获取q轴跟踪指令电流，并输入到所述内环电流控制环节中；
S302：获取STATCOM输出的三相输出电流，根据所述三相输出电流通过派克变换方式得到d轴电流分量和q轴电流分量，根据所述三相接入电压通过派克变换方式得到d轴电压分量和q轴电压分量，并将所述d轴电流分量、所述q轴电流分量、所述d轴电压分量和所述q轴电压分量输入到所述内环电流控制环节中；
S303：根据所述d轴跟踪指令电流、所述q轴跟踪指令电流、所述d轴电流分量、所述q轴电流分量、所述d轴电压分量和所述q轴电压分量，通过内环电流控制中的微分-比例前馈控制环节，得到所述内环调制输出电压。
3.根据权利要求1所述的一种基于链式STATCOM的外环电压控制方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：
根据所述三相直流电容电压的总平均值和所述单相直流电容电压的平均值的差值，通过第一比例控制环节，得到相间电压调制修正量，其中，所述相间电压调制修正量的计算公式为：
其中，Δucy代表第y相经过第一比例控制环节调节后输出的相间电压调制修正量，y＝A，B或C，分别代表A相2H桥模块、B相2H桥模块、C相2H桥模块，代表第y相2H桥模块的直流电容电压平均值，代表所述三相直流电容电压的总平均值，Kp1代表第一比例增益常数，ω代表所述链式STATCOM***预置频率对应的角频率，代表相位差。
4.根据权利要求1所述的一种基于链式STATCOM的外环电压控制方法，其特征在于，所述步骤S5具体包括：
分别根据各相中所述单相直流电容电压的平均值和所述直流电容电压采样值的差值，通过第二比例控制环节，输出各个级联2H桥的所述相内电压调制修正量，其中，所述相内电压调制修正量的计算公式为：
<mrow> <msub> <mi>&amp;Delta;u</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mi>y</mi> <mo>,</mo> <mi>j</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>K</mi> <mrow> <mi>p</mi> <mn>2</mn> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mover> <mi>u</mi> <mo>&amp;OverBar;</mo> </mover> <mrow> <mi>d</mi> <mi>c</mi> <mi>y</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>d</mi> <mi>c</mi> <mi>y</mi> <mo>,</mo> <mi>j</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mi>c</mi> <mi>o</mi> <mi>s</mi> <mi>&amp;omega;</mi> <mi>t</mi> <mo>;</mo> </mrow>
其中，Δuiy,j代表第y相中的第j个级联2H桥经相内均压后输出的相内电压调制修正量，y＝A，B或C，分别代表A相2H桥模块、B相2H桥模块、C相2H桥模块，代表第y相2H桥模块的直流电容电压平均值，udcy,j代表第y相2H桥模块中第j个级联2H桥的电压采样值，Kp2代表第二比例增益常数，ω代表所述链式STATCOM***预置频率对应的角频率。
5.根据权利要求1所述的一种基于链式STATCOM的外环电压控制方法，其特征在于，控制所述三相直流电容电压的总平均值的时间常数τz、控制所述单相直流电容电压平均值的时间常数τj和控制的所述直流电容电压采样值的时间常数τn的关系为：τz＜τj＜τn。
6.一种基于链式STATCOM的外环电压控制装置，其特征在于，包括：
电压采样单元，用于通过采样获取各个2H桥的直流电容电压采样值；
均值计算单元，用于根据所述直流电容电压采样值，分别计算出单相直流电容电压的平均值和三相直流电容电压的总平均值；
总体均压单元，用于根据预置直流电容电压参考值和所述三相直流电容电压的总平均值的差值，通过积分-比例控制环节，获取d轴跟踪指令电流，并输入到内环电流控制环节中；
相间均压单元，用于根据所述三相直流电容电压的总平均值和所述单相直流电容电压的平均值的差值，通过第一比例控制环节，得到相间电压调制修正量；
相内均压单元，用于分别根据各相中所述单相直流电容电压的平均值和所述直流电容电压采样值的差值，通过第二比例控制环节，得到相内电压调制修正量；
脉冲输出单元，用于将所述相间电压调制修正量和所述相内电压调制修正量，与内环电流控制环节输出的内环调制输出电压进行叠加并合成调制波，然后对所述调制波进行采样，生成PWM调控信号。
7.根据权利要求6所述的一种基于链式STATCOM的外环电压控制装置，其特征在于，还包括：
锁相环单元，用于获取STATCOM接入点的三相接入电压和STATCOM负载侧的三相负载电流，通过锁相环获取q轴跟踪指令电流，并输入到所述内环电流控制环节中；
派克变换单元，用于获取STATCOM输出的三相输出电流，根据所述三相输出电流通过派克变换方式得到d轴电流分量和q轴电流分量，根据所述三相接入电压通过派克变换方式得到d轴电压分量和q轴电压分量，并将所述d轴电流分量、所述q轴电流分量、所述d轴电压分量和所述q轴电压分量输入到所述内环电流控制环节中；
内环控制单元，用于根据所述d轴跟踪指令电流、所述q轴跟踪指令电流、所述d轴电流分量、所述q轴电流分量、所述d轴电压分量和所述q轴电压分量，通过内环电流控制中的微分-比例前馈控制环节，得到所述内环调制输出电压。
8.根据权利要求6所述的一种基于链式STATCOM的外环电压控制装置，其特征在于，所述相间均压单元具体用于：
根据所述三相直流电容电压的总平均值和所述单相直流电容电压的平均值的差值，通过第一比例控制环节，得到相间电压调制修正量，其中，所述相间电压调制修正量为：
其中，Δucy代表第y相经过第一比例控制环节调节后输出的相间电压调制修正量，y＝A，B或C，分别代表A相2H桥模块、B相2H桥模块、C相2H桥模块，代表第y相2H桥模块的直流电容电压平均值，代表所述三相直流电容电压的总平均值，Kp1代表第一比例增益常数，ω代表所述链式STATCOM***预置频率对应的角频率，代表相位差。
9.根据权利要求6所述的一种基于链式STATCOM的外环电压控制装置，其特征在于，所述相内均压单元具体用于：
分别根据各相中所述单相直流电容电压的平均值和所述直流电容电压采样值的差值，通过第二比例控制环节，输出各个级联2H桥的所述相内电压调制修正量，其中，所述相内电压调制修正量为：
<mrow> <msub> <mi>&amp;Delta;u</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mi>y</mi> <mo>,</mo> <mi>j</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>K</mi> <mrow> <mi>p</mi> <mn>2</mn> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mover> <mi>u</mi> <mo>&amp;OverBar;</mo> </mover> <mrow> <mi>d</mi> <mi>c</mi> <mi>y</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>d</mi> <mi>c</mi> <mi>y</mi> <mo>,</mo> <mi>j</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mi>c</mi> <mi>o</mi> <mi>s</mi> <mi>&amp;omega;</mi> <mi>t</mi> <mo>;</mo> </mrow>
其中，Δuiy,j代表第y相中的第j个级联2H桥经相内均压后输出的相内电压调制修正量，y＝A，B或C，分别代表A相2H桥模块、B相2H桥模块、C相2H桥模块，代表第y相2H桥模块的直流电容电压平均值，udcy,j代表第y相2H桥模块中第j个级联2H桥的电压采样值，Kp2代表第二比例增益常数，ω代表所述链式STATCOM***预置频率对应的角频率。
10.根据权利要求6所述的一种基于链式STATCOM的外环电压控制装置，其特征在于，控制所述三相直流电容电压的总平均值的时间常数τz、控制所述单相直流电容电压平均值的时间常数τj和控制所述直流电容电压采样值的时间常数τn的关系为：τz＜τj＜τn。
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