STATCOM功率模块的不对称再启动方法和控制系统技术方案

本发明专利技术涉及STATCOM功率模块的不对称再启动方法和控制系统，检测各功率模块返回的状态，如果有异常，那么，STATCOM停止工作；当STATCOM满足该冗余运行条件时，控制异常的功率模块旁路；对每相的各正常功率模块的三角载波频率、调制三角波初始相位延时和直流电压给定值进行重新调整；将调整后的参数分配到各对应的功率模块；对异常功率模块的异常状态进行屏蔽，重新控制各正常功率模块，实现不对称再启动。通过异常功率模块的定位旁路操作，重新调整控制参数，最后进行不对称再启动控制，实现故障后STATCOM的最大限度再启动，解决现有的链式STATCOM功率模块旁路方式以及再启动方法存在的可靠性、适用性问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及STATCOM功率模块的不对称再启动方法和控制系统。
技术介绍
静止同步补偿器(STATCOM)是一种基于电力电子开关器件的电能质量问题动态补偿及治理装置，具有工作范围更广，容量更大，响应速度更快，谐波特性好、体积小等优点，作为第四代补偿装置，代表了电能质量问题动态补偿的发展方向。目前为了应用于高电压大容量场合，通常采用功率模块串联的方式，形成链式结构以适应于高电压大容量的场合，其中功率模块可以采用H桥型结构、三电平型结构或多电平型结构，电压等级越高，每相需串联的功率模块数越多，这无疑增加了设备的故障可能性。由于采用串联的结构，当某相发生一个或多个功率模块异常后，整套装置将停止运行，这样将降低装置的可靠性。为了提高装置的可靠性，常见的功率模块异常解决方法有：第一种，通过控制功率模块中左、右桥臂上开关管或左、右桥臂下开关管同时开通的方式短路功率模块，从而实现模块旁路。这种方法需要在功率模块控制电路、驱动电路、以及对应功率开关管均正常情况下才能实现，而功率开关管为易损器件，因此这种旁路方式不能完全解决功率模块异常问题。第二种，在功率模块的一次输出端口进行自动短路，来实现整个功率模块的旁路，其中实现短路的方法，通常采用接触器或晶闸管等开关机构，相比第一种方式，这种方式可以解决功率模块异常后仍然能旁路的问题。旁路后采取的冗余控制方法存在如下缺陷：1)可靠性问题，为了简化控制方法，通常采用对称旁路的方式，将三相功率模块都旁路相等的功率模块数，从而使每相运行的功率模块数一致。当其他相没有异常时，这种再启动方式仍然需要旁路正常的功率模块，从而实现功率模块的对称运行，然而当在其它位置功率模块再次发生异常时，可能因为正常的功率模块被旁路，使旁路的模块数已达到每相备用功率模块的上限，而无法实现旁路及再启动；2)适用性差问题，旁路后操作通常需要降容量运行、输出不对称的相电压，通过中性点漂移实现对称线电压输出，因此这种冗余控制方法应用范围受限制，只能适用于Y型接线方式的链式STATCOM；3)补偿性能问题，旁路后再启动，每相总开关频率降低，对无功补偿及谐波补偿的效果将会变差。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种STATCOM功率模块的不对称再启动方法，用以解决现有的链式STATCOM功率模块再启动方法可靠性差的问题。本专利技术同时提供一种STATCOM功率模块的不对称再启动控制系统。为实现上述目的，本专利技术的方案包括一种STATCOM功率模块的不对称再启动方法，包括以下步骤：(1)检测各功率模块返回的状态，如果有功率模块的状态为异常状态，那么，封锁三相所有的功率模块的驱动信号，使STATCOM停止工作；(2)判断STATCOM是否满足冗余运行条件，当满足该冗余运行条件时，控制异常的功率模块旁路；(3)根据每相的旁路功率模块的数目和正常功率模块的数目，对每相的各正常功率模块的三角载波频率、调制三角波初始相位延时和直流电压给定值进行重新调整计算；(4)将调整后的各参数分配到各对应的正常功率模块；(5)根据调整后的各参数得到各对应正常模块的脉冲控制信号，然后根据得到的脉冲控制信号对应控制各正常功率模块，实现不对称再启动。所述冗余运行条件为：对于任意一相，当该相异常功率模块的数目与该相已旁路的功率模块的数目之和小于或者等于该相备用的功率模块的数目。所述步骤(2)和步骤(3)之间还包括以下步骤：重新调整每相中的正常模块与控制位的对应关系，具体为：对于任意一相，将该相中的正常功率模块按照该相在正常情况下的所有的功率模块的先后顺序进行重新依次排序，每个正常功率模块对应的序号即为对应正常功率模块的控制位。所述步骤(3)中的三角载波频率计算公式为：或其中，fa为A相调整后的三角载波的频率，fb为B相调整后的三角载波的频率，fc为C相调整后的三角载波的频率，Na为A相正常功率模块的数目，Nb为B相正常功率模块的数目，Nc为C相正常功率模块的数目，N为每相所有功率模块的数目，f0为三相功率模块三角载波的初始给定频率，fsum为每相功率模块三角载波的总频率给定值。所述步骤(3)中的调制三角波初始相位延时的计算公式为：或其中，n的取值从1开始、且n的结束值为相应相的正常功率模块的数目Na、Nb、Nc；θan为A相第n个正常功率模块的三角波初始相位延时的调整值，θbn为B相第n个正常功率模块的三角波初始相位延时的调整值，θcn为C相第n个正常功率模块的三角波初始相位延时的调整值，Na为A相正常功率模块的数目，Nb为B相正常功率模块的数目，Nc为C相正常功率模块的数目，Ta为A相三角载波的周期，Tb为B相三角载波的周期，Tc为C相三角载波的周期，fa为A相三角载波的频率，fb为B相三角载波的频率，fc为C相移相载波调制方法三角载波的频率。所述步骤(3)中的直流电压给定值的计算公式为：或其中，Uref_a为A相直流电压给定值的调整值，Uref_b为B相直流电压给定值的调整值，Uref_c为C相直流电压给定值的调整值，Na为A相正常功率模块的数目，Nb为B相正常功率模块的数目，Nc为C相正常功率模块的数目，N为每相所有功率模块的数目，Uref0为所有功率模块均正常时，初始给定的直流电压，Usum_ref为给定的直流总电压值。所述步骤(3)中，还需对每相的直流平均电压值进行计算，计算公式为： U a v r _ a = Σ n = 1 N a U d c _ a n / N a U a v r _ b 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种STATCOM功率模块的不对称再启动方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)检测各功率模块返回的状态，如果有功率模块的状态为异常状态，那么，封锁三相所有的功率模块的驱动信号，使STATCOM停止工作；(2)判断STATCOM是否满足冗余运行条件，当满足该冗余运行条件时，控制异常的功率模块旁路；(3)根据每相的旁路功率模块的数目和正常功率模块的数目，对每相的各正常功率模块的三角载波频率、调制三角波初始相位延时和直流电压给定值进行重新调整计算；(4)将调整后的各参数分配到各对应的正常功率模块；(5)根据调整后的各参数得到各对应正常模块的脉冲控制信号，然后根据得到的脉冲控制信号对应控制各正常功率模块，实现不对称再启动。

【技术特征摘要】
1.一种STATCOM功率模块的不对称再启动方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)检测各功率模块返回的状态，如果有功率模块的状态为异常状态，那么，封锁三相所有的功率模块的驱动信号，使STATCOM停止工作；(2)判断STATCOM是否满足冗余运行条件，当满足该冗余运行条件时，控制异常的功率模块旁路；(3)根据每相的旁路功率模块的数目和正常功率模块的数目，对每相的各正常功率模块的三角载波频率、调制三角波初始相位延时和直流电压给定值进行重新调整计算；(4)将调整后的各参数分配到各对应的正常功率模块；(5)根据调整后的各参数得到各对应正常模块的脉冲控制信号，然后根据得到的脉冲控制信号对应控制各正常功率模块，实现不对称再启动。2.根据权利要求1所述的STATCOM功率模块的不对称再启动方法，其特征在于，所述冗余运行条件为：对于任意一相，当该相异常功率模块的数目与该相已旁路的功率模块的数目之和小于或者等于该相备用的功率模块的数目。3.根据权利要求1所述的STATCOM功率模块的不对称再启动方法，其特征在于，所述步骤(2)和步骤(3)之间还包括以下步骤：重新调整每相中的正常模块与控制位的对应关系，具体为：对于任意一相，将该相中的正常功率模块按照该相在正常情况下的所有的功率模块的先后顺序进行重新依次排序，每个正常功率模块对应的序号即为对应正常功率模块的控制位。4.根据权利要求1所述的STATCOM功率模块的不对称再启动方法，其特征在于，所述步骤(3)中的三角载波频率计算公式为：或其中，fa为A相调整后的三角载波的频率，fb为B相调整后的三角载波的频率，fc为C相调整后的三角载波的频率，Na为A相正常功率模块的数目，Nb为B相正常功率模块的数目，Nc为C相正常功率模块的数目，N为每相所有功率模块的数目，f0为三相功率模块三角载波的初始给定频率，fsum为每相功率模块三角载波的总频率给定值。5.根据权利要求1或4所述的STATCOM功率模块的不对称再启动方法，其特征在于，所述步骤(3)中的调制三角波初始相位延时的计算公式为：或其中，n的取值从1开始、且n的结束值为相应相的正常功率模块的数目Na、Nb、Nc；θan为A相第n个正常功率模块的三角波初始相位延时的调整值，θbn为B相第n个正常功率模块的三角波初始相位延时的调整值，θcn为C相第n个正常功率模块的三角波初始相位延时的调整值，Na为A相正常功率模块的数目，Nb为B相正常功率模块的数目，Nc为C相正常功率模块的数目，Ta为A相三角载波的周期，Tb为B相三角载波的周期，Tc为C相三角载波的周期，fa为A相三角载波的频率，fb为B相三角载波的频率，fc为C相移相载波调制方法三角载波的频率。6.根据权利要求1所述的STATCOM功率模块的不对称再启动方法，其特征在于，所述步骤(3)中的直流电压给定值的计算公式为：或其中，Uref_a为A相直流电压给定值的调整值，Uref_b为B相直流电压给定值的调整值，Uref_c为C相直流电压给定值的调整值，Na为A相正常功率模块的数目，Nb为B相正常功率模块的数目，Nc为C相正常功率模块的数目，N为每相所有功率模块的数目，Uref0为所有功率模块均正常时，初始给定的直流电压，Usum_ref为给定的直流总电压值。7.根据权利要求1所述的STATCOM功率模块的不对称再启动方法，其特征在于，所述步骤(3)中，还需对每相的直流平均电压值进行计算，计算公式为： U a v r _ a = Σ n = 1 N a U d c _ a n / N a ...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳大海，杨勇，郭维雅，张永新，孙虎云，薛廷超，李俊，齐庆峰，田二胜，孙金国，徐亮，刘洋，
申请(专利权)人：许继集团有限公司，许继电气股份有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：河南;41