第31卷第8期2007年4月25日电力系统自动化AutomationofElectricPowerSystemsV01．3lNo．8Apr．25，200741静止坐标系下D—STATCOM自适应无差拍控制伏祥运，王建赜，纪延超，谭光慧(哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院，黑龙江省哈尔滨市150001)摘要：提出一种静止坐标系下配电网静止同步补偿器(DSTATCOM)的自适应无差拍控制方法。首先针对传统的nSTATCOM无差拍控制模型在开关频率低时存在较大误差的问题，将一个开关周期内的电网电压作为变化量来考虑，建立了新的静止坐标系下的nSTATcOM的无差拍控制模型。其次，为了克服pSTATCOM参数变化对补偿器性能的影响，利用最小二乘法进行参数的在线估计，以自适应修正控制模型，提高了补偿精度。另外，为了满足该控制方法对补偿电流参考值和电网电压进行预测的要求，提出一种复合预测方法，有效地提高了预测算法的精度和动态性能。仿真和实验结果表明所提出的控制方法具有控制精度高、响应速度快的特点。关键词：无功补偿；配电网静止同步补偿器；无差拍；自适应；预测方法中图分类号：TM7610引言在电网特别是配电网中，如何及时、有效地进行无功功率补偿是电力系统控制的重要研究内容之一。目前，电弧炉、电焊机、轧钢机等冲击性负载的大量使用，严重影响了电网的电能质量。这部分负载随机性强、波动大、功率因数低，从而对配电网的无功补偿提出了更高的要求。随着电力电子技术的发展，配电网静止同步补偿器(13-STATCOM——distributionlevelstaticsynchronouscompensator)被引入配电网无功补偿领域。与传统无功补偿装置相比，nSTATCOM具有响应速度快、能够连续调节无功输出、谐波电流小、损耗低、结构紧凑等优点，受到国内外学者的广泛关注[1巧]。。D-STATCOM的控制是补偿装置稳定运行并取得理想补偿效果的前提和保障。随着微处理器性能的不断提高，电力电子装置的控制方案正由模拟控制向数字化控制发展。数字控制系统可以克服模拟电路调试困难、控制性能受元件参数影响大、抗干扰能力差等缺点，其控制电路简单、设计灵活。高速信号处理器的计算能力的提高，使很多复杂的控制方式得以实现，无差拍(deadbeat)控制[6{1就是其中之一，它具有控制精度高、动态响应速度快等优点，在逆变器和有源电力滤波器的控制中得到广泛应用[9d扪。目前，在建立无差拍控制的数学模型时，都存在开关频率足够高的假设，认为在一个开关周期收稿日期：2006—11—08；修回日期：2007—01—18。黑龙江省青年科学技术专项资金资助项目(QC06C034)。内电流、电压都是常数。考虑到装置效率、器件水平等方面的限制，D-STATCOM的开关频率一般较低，这使得无差拍控制模型与实际系统模型存在偏差，影响了补偿器的性能。另一方面，无差拍是基于对象精确模型的控制方法，补偿器参数变化对其补偿性能有直接影响。为了提高补偿器的性能，需要对控制模型进行自适应修正。目前，无差拍控制多基于旋转坐标系，控制过程中需要进行复杂的坐标变换。针对上述在低开关频率时无差拍模型存在偏差以及系统参数变化对补偿器性能的影响，本文提出一种静止坐标系下的自适应无差拍控制方法，并通过仿真和实验对该控制方法进行了验证。1无差拍控制系统模型，图1给出了D-STATCOM的主电路结构图。图1D-STATCOM主电路结构Fig．1MaincircuitofD-STATCOM图中U。。，“。b，H。分别表示电网的三相电压；i。，i。b，i。分别表示电网的三相电流；ih，ilbmi表示三相万方数据42电力系统自动让负载电流；甜。，U。b，U。。和i。，i。-，i。。则分别表示D-STATCOM的三相输出电压和电流；L和R分别表示连接电抗的电阻和电感。根据图1所示的电路，可知补偿器电流满足如下关系：(1)对式(1)进行从abc坐标系到卵坐标系的变换，可得：fL警=--Ri。+“。一“。IL亟dt=--Ri叩+“审一优币c=括[：--雩0．5--一0鞫．5式(2)可以写成如下的矩阵形式：文=AX+BUA=2R．一Fu．Ru—rB==1niu0彳1一L式中：l，1=leA[‘蚪"卜dBU。(r)dr配一f(蚪1"eA[‘蚪1)r-f]BU。(r)drl，2一IeAH蚪1’。JkT驴[Mn带o]Uo_[：：]．在计算y。时，为了计算分析的方便，将系统电压在一个开关周期内线性化，即在kT,-一(是+1)T中将U。表示为如下形式：U。...
