傳統(tǒng)冗余容錯控制方法在改變故障相位時,會引起非故障相變化并帶來額外的干擾。為了減少故障保護對非故障相的影響,提高多電平級聯(lián)STATCOM的可靠性,本文提出了一種優(yōu)化的冗余容錯控制算法。首先根據(jù)星形鏈式STATCOM的方程,研究了冗余容錯與中性點偏移的定量關(guān)系并分析中性點偏移的影響;然后基于負序電流的閉環(huán)控制方法,提出了星形鏈式STATCOM的優(yōu)化冗余容錯控制算法;最后以仿真和實驗驗證,對比了傳統(tǒng)算法和所提優(yōu)化算法。實驗結(jié)果表明,該優(yōu)化算法改善了冗余容錯過程中的暫態(tài)性能,將故障暫態(tài)電流的不平衡度降低2.4%,而穩(wěn)態(tài)不平衡度僅增加1%;非故障模塊電壓波動下降13%。所提方法有效提高了STATCOM的可靠性,且在對于可靠性要求較高的高壓大功率工業(yè)領(lǐng)域更為適用。 

【文章來源】：高電壓技術(shù). 2020年10期 第3398-3408頁 北大核心

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【部分圖文】：

鏈式STATCOM的整體控制策略Fig.2ControldiagramofcascadedSTATCOM

u分別為3條換流鏈的調(diào)制波，*aiu、*biu和*ciu分別為3條換流鏈第i個模塊的調(diào)制波。圖2(a)僅包括電網(wǎng)的正序dq軸電壓為sdu和squ。圖2(b)負序dq軸電壓為sdu和squ，正序dq軸電流為di和q+i，負序dq軸電流為di和qi，*abc+u和*abcu分別是正序調(diào)制波和負序調(diào)制波。3.3兩種冗余容錯算法的直流電壓和鏈節(jié)均壓控制在A相發(fā)生冗余容錯后，功率模塊數(shù)會減少，因此直流電壓控制、鏈節(jié)均壓控制參數(shù)都要相應(yīng)調(diào)整，對應(yīng)圖3。故障前，直流電壓參考值*dcu等于額定電壓dcu，三相平均電壓都接近額定電壓dcu，初始調(diào)制度a(peak)a0dcumNu。故障后旁路掉M個模塊，直流電壓來不及改變，調(diào)制度a0amNmNM。本文所提冗余容錯控制，將*dcu抬升至dc33NuNM，故障A相的平均電壓dcau抬升至dcNuNM，非故障相B、C相電壓不變，從而引起平均電壓dc_avu、模塊電壓dca_iu跟隨改變。故障后，最終故障相模塊電壓抬升，非故障相電壓不變，調(diào)制度接近于故障前。3.4所提冗余容錯算法的載波移相控制以每相5個模塊的換流鏈為例，說明載波移相的冗余容錯控制。鏈式STATCOM無故障時，相鄰功率模塊的載波間隔時間為Ts，見圖4(a)。當?shù)?個子模塊發(fā)生故障后，如果不采取控制，則其余子模塊的載波相位變?yōu)閳D4(b)，此時載波的間隔時間不一致，電壓將產(chǎn)生畸變。因此冗余容錯控制時，在載波周期不變的前提下調(diào)整所有非故障子模塊的載波相位，使其平均分配于載波周期中，如圖4(c)。圖2鏈式STA

為nnnncos()sin()dqiIiI(14)代入式(14)，可得b_pnc_pna_pnb_pnc_pn223()3dqpppippi(15)考慮到有功功率增大，換流鏈電壓升高，功率減小，有功功率減小，換流鏈電壓降低，則a_pn1cab_pn1cbc_pn1ccpKupKupKu(16)式中1K0為增益。因此結(jié)合式(5)中功率模塊電壓與有功功率的關(guān)系，可得a_pndcab_pndcbc_pndccpupupu(17)結(jié)合式(15)，設(shè)計負序電流的閉環(huán)控制見圖5。4仿真和實驗4.1測試驗證方案星形鏈式STATCOM的實驗裝置見圖6。本文中仿真和實驗驗證中的設(shè)備參數(shù)如表1所示。子模塊A5是指A相第5個模塊，為仿真和實驗中任意選定的，其他模塊結(jié)果類似。一般而言，圖4冗余容錯的載波移相控制Fig.4RedundantcontrolofCPS-PWM圖5鏈式STATCOM的電路模型Fig.5CircuitmodelofcascadedSTATCOM圖6鏈式STATCOM的實驗設(shè)備Fig.6TestequipmentsofcascadedSTATCOM表1星形鏈式STATCOM的主要參數(shù)Table1MainparametersofcascadedSTATCOMwithstarconnection參數(shù)名符號數(shù)值備注電網(wǎng)額定電壓/Vus380有效值H橋額定電壓/Vudc36100V電容電感/mHL6額定電流/AIrate20峰值換流鏈模塊數(shù)N12H橋IGBT額定電壓/VVIGBT600H橋IGBT額定電流/AIIGBT30H橋電容容值/μFC04000H橋電阻/RL50旁路開關(guān)延時/msTd<10典型值

【參考文獻】：
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本文編號：2906919