级联型STATCOM容错控制策略研究.pdf

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1、第50卷第3期电力电子技术Vo1．50，No．32016年3月PowerElectronicsMarch2016级联型STATCOM容错控制策略研究杨晓冬，夏正龙，段文勇，胡国文(1．盐城工学院，电气工程学院，江苏盐城224051)(2．江苏师范大学，电气工程与自动化学院，江苏徐州221116)摘要：以H桥结构的级联型多电平静止同步补偿器(STATCOM)为研究对象，介绍了在仅旁路故障功率模块情况下的容错控制策略的实现方法。首先分析了功率模块故障对STATCOM系统控制中各环节的影响．然后据此提出了具有容错功能的相间电容电压平衡控制

2、、相内电容电压平衡控制和脉宽调制(PWM)控制。最后在8级联STATCOM实际装置中对所提方法进行了实验验证，结果表明在功率模块故障旁路后，通过容错控制策略可有效保证输出电压的幅值和低谐波含量，提高STATCOM系统的可靠性和稳定性。关键词：静止同步补偿器；H桥；模块冗余；容错控制中图分类号：TM711文献标识码：A文章编号：1000—100X(2016)03—0071—04ResearchonFault—tolerantControlStrategyforCascadedSTATCoMYANGXiao-dong，XIAZheng—

3、longz，DUANWen—yong，HUGuo—wen(1．YanchengInstituteofTechnology，Yancheng224051，China)Abstract：Thefault—tolerantcontrolstrategymethodisstudiedfortheH-bridgecascadedmultilevelstaticsynchronouscompensator(STATCOM)undermodulefault．TheinfluencesofmodulefaulttoeachpartofSTATCOM

4、controlsystemareanalyzed．Themethodofphase—to—phasecapacitorvoltagebalancecontrol，onephasecapacitorvoltagebalancecontrolandpulsewdithmodulation(PWM)controlwithfault—tolerantfunctionarethenintroduced．Finally，aneightcas—cadedmultilevelSTATCOMisusedtotestthismethodinexperi

5、ment．Theresultsshowthatthefault—tolerantcontrolstrategycanefectivelyguaranteetheoutputvoltageamplitudeandlowharmoniccontent，andimprovethereliabilityandstabilityoftheSTATCOMsystem．Keywords：staticsynchronouscompensator；H—bridge；moduleredundancy；fault—tolerantcontrol1引言故障

6、模块隔离。仅封锁故障模块驱动脉冲并将其旁路。目前容错控制策略主要有中性点偏移对于H桥结构的级联型多电平STATCOM，由技术和空间矢量分解法[4]。中性点偏移技术是利用于其单个功率器件容量有限，为实现大功率、高电逆变器星形点可以浮动的特性，通过调整逆变器压的输出．只能增加级联数目，这就会需要大量的三相输出电压的相位角来得到三相平衡的线电功率器件【”。每一个功率器件都是潜在的故障点，压。而对于STATCOM系统而言。容错的目的是输若发生故障，将极大地影响系统的可靠性，因此，出稳定平衡的相电压。空间矢量法适用于3级级在不停机的情况下，通

7、过相应的故障隔离和控制联以下的系统．若级联数目过多确定合成矢量越策略调整来确保系统在故障后具备一定时间内的来越复杂，特别是在故障情况下更困难。综上所稳定运行能力．将具有十分重要的意义和价值【。述．这里将展开基于故障模块隔离情况下的级联目前对于级联H桥型变流器的容错控制策略研型STATCOM容错控制策略研究。究按故障隔离的措施可分为对称模块隔离、故障模块隔离和开关管隔离[3]对称模块隔离的容错2实验平台控制策略最为简单．但同时也浪费了2个正常模以一台6kV8级联STATCOM装置为研究对块的输出能力。开关管隔离对于故障诊断的要求象。其

8、电路原理如图1所示。采取了N+I(N=7)方很高，且需要增加功率器件的隔离措施，一般适合式的模块冗余方案和仅旁路故障模块的隔离方于功率器件很少的三相桥式电压源逆变器。案。系统正常运行时，各功率模块降额运行，按其额定值的7／8工作。电容