1 引言
在statcom裝置的控制系統(tǒng)中，采用合適的檢測算法精確、快速地檢測到所需要的指令信號之后，需要采用合適的控制策略以便精確、快速地產(chǎn)生實現(xiàn)控制目標的驅(qū)動信號。目前已出現(xiàn)的控制策略有：
（1）電流間接控制
電流間接控制就是按照statcom的工作原理，將statcom當作交流電壓源來看待，通過對statcom變流器所產(chǎn)生交流電壓基波分量的相位和幅值來間接控制statcom的交流側(cè)所需產(chǎn)生的無功電流。間接電流法通過調(diào)節(jié)兩電壓間的相位差δ來控制輸出，且常常配合控制輸出電壓方波寬度θ。
（2)電流直接控制
電流直接控制采用跟蹤型pwm技術(shù)對statcom的交流側(cè)產(chǎn)生的無功電流進行控制。電流直接控制的pwm策略很多，最常用的方法有三角形波比較法、滯環(huán)比較法和空間電壓矢量法等。
（3)滑模變結(jié)構(gòu)控制
滑模變結(jié)構(gòu)控制利用某種不連續(xù)的開關(guān)控制策略來強迫系統(tǒng)的狀態(tài)變量沿著相平面中某一預先設(shè)計好的“滑動模態(tài)”軌跡運動?；Ｗ兘Y(jié)構(gòu)控制法在本質(zhì)上是一種開關(guān)型控制，它要求頻繁、快速地切換系統(tǒng)的控制狀態(tài)，而電力電子器件的惟一工作模式便是“開－關(guān)”模式，兩者內(nèi)在的聯(lián)系是利用滑模變結(jié)構(gòu)方法控制電力電子變流器的基礎(chǔ)，因此應用滑模變結(jié)構(gòu)理論控制電力電子變流器是可行的。
（4)無差拍控制與差拍控制
無差拍控制是一種全數(shù)字畫的控制技術(shù)，其基本原理是：將輸出參數(shù)波形等間隔地劃分為若干個取樣周期，根據(jù)電路在每一取樣周期的起始值，預測在關(guān)于取樣周期中心對稱的方波脈沖作用下某電路變量在取樣周期末尾的值，然后適當控制方波脈沖的極性和寬度，使輸出波形與要求的參數(shù)波形重合，再不斷調(diào)整每一取樣周期內(nèi)方波脈沖的極性和寬度，就能獲得諧波失真小的輸出。
（5)智能控制
與傳統(tǒng)控制方式相比，智能控制最大的好處是不必依賴控制對象的數(shù)學模型。理論上，所有智能控制方法都可以用于statcom的控制。但是，真正在statcom得到應用的很少，在statcom控制研究中受到重視的三種智能控制方法有：模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制和專家系統(tǒng)控制。
2 主電路結(jié)構(gòu)
statcom實現(xiàn)有源濾波裝置的設(shè)計中，主電路單獨模塊的電路如圖1所示。
圖1 單模塊電路
圖1中，由g2和g3導通形成正脈波，而由g1和g4導通形成負脈波，當模塊無脈波輸出時g2和g4導通使得t1處于短路狀態(tài)。由3個模塊構(gòu)成一個單相6脈波statcom，如圖2所示。
圖2 單相6脈波模塊電路
圖2中，虛線框內(nèi)是多個模塊完全相同，模塊可采用循環(huán)投切方法可使得各個模塊的輸出平均功率近似相等，從而提高了模塊化利用率，延長了其使用壽命。
2 數(shù)學模型的建立
以單相補償為例。單相補償?shù)牡刃щ娐穲D如圖3所示。
圖3 單相補償?shù)刃щ娐?/FONT>
圖3中u表示系統(tǒng)電壓；i表示系統(tǒng)基波有功電流；il表示負載電流；i2表示補償電流；ui表示補償器輸出電壓；zx表示非線性負載。設(shè)檢測到的負載電流il和系統(tǒng)電壓u分別為
(1)
(2)
則當k為1時，可以求出
(3)
補償器輸出電流為
i2=il-i (4)
因此，statcom的輸出電壓為
ui =ldi2/dt + u (5)
3 新型調(diào)制方式的原理
設(shè)脈波電平為uo，令k = ui/uo，并對k取整?！鱰為時隙的平均寬度，△t1為k個模塊串聯(lián)疊加輸出時間間隙，△t2為k+1個模塊串聯(lián)疊加輸出時間間隙，即輸出電平在kuo與(k+1)uo之間。根據(jù)面積等效原理有
(6)
于是可以求出△t1和△t2。令
(7)
為了減小相位誤差與幅值誤差，將△t分成n個小時隙，并對每個小時隙進行k1和k2計算，此時△t為小時隙時間長度。即通過對每個小時隙的計算來確定電平的跳變時刻。
以第一個小時隙開始計算時開始計時，當計時時間等于k1△t或k2△t時，輸出電平跳變。跳變關(guān)系見附表。
附表 跳變關(guān)系表
隨后進行△t1或△t2計算(見附表)
(8)
(9)
式中
為計時開始到當前小時隙的時間，當
(10)
計時結(jié)束，為脈波的時隙長度。計時結(jié)束后，重復上述過程就可以按照補償指令調(diào)制出相應的波形了。
4 仿真分析
應用matlab編寫對調(diào)制輸出的波形進行仿真，并對疊加出的正弦波進行傅立葉分析，得出基波以及諧波的含量。以基波電壓峰值um=310v，正弦波峰值與階梯波峰值的差△=0，六脈沖逆變器個數(shù)n分別等于3，4，5，…，12時進行仿真，部分仿真結(jié)果如圖4至圖7所示，從圖8至圖9中，可以更直觀的看出與仿真圖對應的各次諧波電壓的情況。根據(jù)仿真結(jié)果可知，疊加出的電壓波形中所含諧波成分較少，輸出結(jié)果接近正弦波。
圖4 10脈波ui波形圖
圖5 12脈波ui波形圖
圖6 22脈波ui波形圖
圖7 24脈波ui波形圖
圖8 10脈波諧波電壓頻譜圖
圖9 12脈波諧波電壓頻譜圖
5 結(jié)束語
經(jīng)過matlab的仿真分析，從圖表中可以看出脈波數(shù)越多，諧波含量越低，能消除的諧波次數(shù)越高。假設(shè)脈波數(shù)為k，當k為奇數(shù)時，k+4次以下諧波被基本消除；當k為偶數(shù)時，k+5次以下諧波被基本消除，被濾除電壓諧波的總畸變率
。
作者簡介
畢治軍（1982-） 男 研究生，研究方向：諧波抑制、無功補償。
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：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
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