多重化单相STATCOM控制方法的研究

多重化单相STATCOM控制方法的研究

501/2010

多重化单相　ＳＴＡＴＣＯＭ控制方法的研究

忻兰苑，张志学，章志兵

（株洲南车时代电气股份有限公司

技术中心，湖南株洲

412001）

摘　要：介绍了一种应用于铁路牵引供电系统的静止同步补偿器（STATCOM）的基本原理及其控制方法。仿真及试验结果表明，该STATCOM装置改善了供电系统功率因数偏低、牵引电压偏低的状态，达到了预期设计的要求。

关键词：静止同步补偿器；功率因数；多重化；无功功率中图分类号：TM762 文献标识码：A

文章编号：1671-8410(2010)01-0050-04

Research of Control Method for Multi-converter Single-phase STATCOM

XIN Lan-yuan，ZHANG Zhi-xue，ZHANG Zhi-bing

(Technology Center, Zhuzhou CSR Times Electric Co.,Ltd., Zhuzhou, Hunan 412001, China)

Abstract: It presents a STATCOM used in railway power supply system. Its principle and control method are analyzed. Simulation andtest results show that power factor and supply voltage of the system are improved by the STATCOM.

Key words:

STATCOM; power factor; multi-converter; reactive power

收稿日期：2009-08-01

作者简介：忻兰苑（1984-），女，助理工程师，研究方向为四象限整流器的控制。

多重化单相STATCOM控制方法的研究

过调节变流器输入端电压UAB的大小来改变变流器输入电流I（即变压器二次侧电流）以及变压器一次侧电流，从而达到将补偿电流送入电网的目的。

２控制方法

该STATCOM装置的控制设计思路是：检测电网电

流并提取无功分量，若无功为容性，则向电网输入感性无功；若为感性，则输入容性无功。根据补偿电流的大小计算出变流器的输入电压，通过调节该电压来改变装置的输出电流。

１．２基本运行原理

以单重电路为例介绍STATCOM的基本运行原理。图2示出其等效电路，其中L为电抗器上的电感，R为线路寄生电阻及电抗器电阻之和，UN为变压器二次侧电压，UAB为变流器模块输入侧电压，UL为电感电压。由于R很小，为方便分析而忽略，则有UN=UL+UAB。调节UAB，可改变UL，从而改变模块输入电流I。

２．１无功电流检测

设电网电流为is(t)，与Us的相角为φ，

则：

图3示出感性无功矢量图。当UL与UN同相时，I滞后UL90°，因此也滞后于UN，此时输出感性无功（图3（a））；当UL与UN反相时，I超前于UN，此时输出容性无功（图3（b））。

多重化单相STATCOM控制方法的研究

由式（4）可知，将is(t)乘以cosωt，经低通滤波器滤除Ispsin2ωt、Isqcos2ωt以及Ish(t)cosωt分量，再乘以2，便可得到电网电流的无功分量（图5）。图中，us(t)为母线电压。

图5

Fig.5

无功电流检测示意框图

Schematic diagram of reactive circuit detection

２．２

UAB的计算

参照图2（a），假定电流由左至右流经电感方向为

正，

可得：

（7）

则变流器输入电压：

。

（9）

式中：Uref——中间直流电压额定值；Udc——中间直流电压实测值；Kp——PI调节器比例系数；KI——积分系

数。

假设STATCOM装置发出额定容性无功，其仿真波形如图7所示。由图可见，变流器输入电流超前输入电压90°。

３．２试验

试验时Iref=0，在电网上用SVC模拟负载发出无功功率，测量变流器交流侧的电压电流（图8）。图8（a）中变流器输入电流超前输入电压，图8（b）中输入电流滞后

多重化单相STATCOM控制方法的研究

(a) 容性无功功率

(a) Capacitive reactive power

(b) 感性无功功率

(b) Inductive reactive power

图8输出无功功率

Fig.8

Output reactive power

输入电压，超前或者滞后角度基本为90°。由试验结果可以看出，该装置实现了对电网电流的跟踪控制，提高了电网的功率因数，改善了牵引供电电网电能质量。

高了牵引供电所的功率因数，改善了电网电压有时偏低的状况。参考文献：

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４结语

本文提供了3 Mvar静止同步补偿器的设计控制策

略，根据实测电网电流对补偿电流进行实时控制，利用四重化结构更好地抑制变流器装置的电流高频谐波分量。现场实际运行效果表明，该STATCOM装置有效提

（上接第43页）

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