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提出的零序電壓計算方法,無需對參考電流鎖相,參考電流提取完畢后,即可計算出零序電壓。給出基于經(jīng)典控制理論在靜止坐標系下的參考電流跟蹤控制策略。最后,仿真與實驗結(jié)果驗證了所提出方法的正確性。

第27期 王松等：鏈式星形STATCOM補償不平衡負載的控制策略 21

的STATCOM的控制算法并不適用于鏈式STATCOM。另一方面，星形結(jié)構(gòu)的鏈式STATCOM受限于三相輸出電流之和為零的約束條件，其研究多限于補償平衡負載的工況[8,11-12]。

針對不平衡負載補償工況，文獻[9]提出了分相瞬時電流控制策略，但是其僅適用于三角形結(jié)構(gòu)的鏈式STATCOM，并不能用在星形結(jié)構(gòu)的鏈式

STATCOM補償不平衡負載工況。文獻[12]提出了在同步旋轉(zhuǎn)坐標系下進行電流跟蹤控制，但是該方法并不適于補償不平衡負載工況。因為鏈式

STATCOM輸出電流包含負序分量，即使增加負序電流控制環(huán)節(jié)，由于現(xiàn)有的通過濾波器進行序分量提取的方法會不可避免地引入時間滯后，該時間滯后將會導(dǎo)致反饋控制系統(tǒng)失控。文獻[14]通過引入

D/Y1型變壓器，，使得星形結(jié)構(gòu)的鏈式STATCOM具有補償不平衡負載的能力，但是正是由于變壓器的引入，使其工程應(yīng)用價值受限。文獻[13]根據(jù)星形結(jié)構(gòu)的鏈式STATCOM的換流鏈的連接點電位可浮動變化的特點，提出了基于零序電壓疊加的控制算法，并給出了補償不平衡負載的工作范圍，取得了較好的補償不平衡負載的效果。但是該零序電壓計算方法較復(fù)雜，并且采用的無差拍控制策略需要知道主電路無源器件的準確參數(shù)及建立精確的數(shù)學(xué)模型。

本文在文獻[12-14]的基礎(chǔ)上，通過分析星形結(jié)構(gòu)的鏈式STATCOM的數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)出其在補償不平衡負載工況下，需要疊加的零序電壓的計算公式，該公式更為簡潔且物理意義清晰。改進基于瞬時功率理論的參考電流的提取方法，并給出基于經(jīng)典控制理論的在靜止坐標系下的不平衡電流的跟蹤控制策略。通過仿真與實驗驗證本文所提出方法的正確性。

1 零序電壓計算

1.1 鏈式星形STATCOM拓撲結(jié)構(gòu)

圖1為鏈式星形STATCOM的主電路拓撲，每相由n個H橋單元組成，A、B、C 3點為STATCOM與電網(wǎng)的公共連接點，其中：usi為電網(wǎng)電壓，i a,b,c；ifi為STATCOM輸出電流；ili為負載電流；L為輸入濾波電感；R為等效損耗電阻；C為直流母線電容；O為電網(wǎng)相電壓的中性點；N為STATCOM換流鏈的連接點；uDN、uEN、uFN分別為級聯(lián)H橋的三相輸出電壓；uAN、uBN、uCN分別為STATCOM每一相的相電壓。

1.2 簡化的鏈式STATCOM數(shù)學(xué)模型

鏈式STATCOM的總損耗一般要求在2%以 內(nèi)[15]，因此在以下分析時，忽略圖1中電阻R，并且只考慮各物理量的基波成分。同時，根據(jù)鏈式

STATCOM的特點，即每一相的輸出電流與端電壓必須正交，因此將一相的換流鏈與電感用一個等效電納Bi (i=a,b,c)代替，則鏈式STATCOM可簡化為圖2所示的等效模型。

圖1 鏈式星形STATCOM拓撲結(jié)構(gòu) Fig. 1 Topology of cascade circuit STATCOM of

star configuration

A

N

圖2 鏈式STATCOM簡化模型

Fig. 2 Simplified model of cascade circuit STATCOM

1.3 基于對稱分量法的零序電壓計算

假設(shè)電網(wǎng)電壓是平衡的，可用相量表示為

U AO U U 2 (1) BO aU U CO aU 式中a ej120 1/2 。

根據(jù)基爾霍夫電壓定律，STATCOM的輸出電流為

I a jBa(U AO U ON) jBa(U U ON) I b jB U ) jB(a2U U ) (2) b(UBOONbON I c jBc(U CO U ON) jBc(aU U ON)

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