1.一种无电解电容级联H桥STATCOM系统,其特征在于,该系统包括:三相电网、三相无功负载、滤波电感和三相级联N个双Buck复用型H桥,N≥2;所述双Buck复用型H桥包括:四个全控型开关管S1~S4、两个解耦电感Lr1和Lr2、三个薄膜电容Cr1、Cr2和Cd;所述Cr1经过Lr1接在H桥第一桥臂的中点构成第一个双向Buck电路,该双向Buck电路与H桥第一桥臂实现开关管复用,Cr2经过Lr2接在H桥第二桥臂的中点构成第二个双向Buck电路,该双向Buck电路与H桥第二桥臂实现开关管复用;所述薄膜电容Cd被用来取代H桥直流侧传统的电解电容;每一相中双Buck复用型H桥的第一桥臂中点与上一个H桥第二桥臂中点相连,每相第一个双Buck复用型H桥的第一桥臂中点与滤波电感相连,最后一个双Buck复用型H桥的第二桥臂中点与其他两相最后一个双Buck复用型H桥的第二桥臂中点相连;
系统控制方法包括以下步骤:
步骤1:对x=A,B,C相的输出电流iox进行控制完成交直流侧功率交换,以实现对负载无功电流进行补偿;
步骤2:对x相各个双Buck复用型H桥的解耦电感电流iLrxj1与iLrxj2的均值进行控制,以实现有源功率解耦,对H桥直流侧电压进行二倍频波动抑制;
所述步骤1中x相输出电流iox的控制方法为:
*
将x相的输出电流iox与其给定值iox作差,差值送入PR控制器,用该相电网电压usx减去PR控制器的输出即得到该相含零序电压的输出电压给定值urx;对urx进行零序电压分离即得到该相的参考输出电压uox;用uox加上相内电压均衡控制结果Δuxj(j=1,2,…,N),其和再除以x相直流侧电压总和udcx,得到的结果即为x相第j个双Buck复用型H桥的参考调制波uoxj;用uoxj加上x相第j个H桥模块的有源功率解耦控制调制波uxcj,得到的结果即为x相第j个H桥模块第一桥臂的调制波uoxj1;对uoxj取反得到‑uoxj,用‑uoxj加上x相第j个H桥模块的有源功率解耦控制调制波uxcj,得到的结果即为x相第j个H桥模块第二桥臂的调制波uoxj2;根据uoxj1、uoxj2,利用载波移相SPWM技术对各个H桥的四个开关管进行驱动。
2.如权利要求1所述的一种无电解电容级联H桥STATCOM系统的控制方法,其特征在于,该系统控制方法包括以下步骤:步骤1:对x=A,B,C相的输出电流iox进行控制完成交直流侧功率交换,以实现对负载无功电流进行补偿;
步骤2:对x相各个双Buck复用型H桥的解耦电感电流iLrxj1与iLrxj2的均值进行控制,以实现有源功率解耦,对H桥直流侧电压进行二倍频波动抑制;
所述步骤1中x相输出电流iox的控制方法为:
*
将x相的输出电流iox与其给定值iox作差,差值送入PR控制器,用该相电网电压usx减去PR控制器的输出即得到该相含零序电压的输出电压给定值urx;对urx进行零序电压分离即得到该相的参考输出电压uox;用uox加上相内电压均衡控制结果Δuxj(j=1,2,…,N),其和再除以x相直流侧电压总和udcx,得到的结果即为x相第j个双Buck复用型H桥的参考调制波uoxj;用uoxj加上x相第j个H桥模块的有源功率解耦控制调制波uxcj,得到的结果即为x相第j个H桥模块第一桥臂的调制波uoxj1;对uoxj取反得到‑uoxj,用‑uoxj加上x相第j个H桥模块的有源功率解耦控制调制波uxcj,得到的结果即为x相第j个H桥模块第二桥臂的调制波uoxj2;根据uoxj1、uoxj2,利用载波移相SPWM技术对各个H桥的四个开关管进行驱动。
3.如权利要求2所述的一种无电解电容级联H桥STATCOM系统的控制方法,其特征在于,对urx进行零序电压分离得到x相参考输出电压uox的具体方法为:求取ura、urb和urc的平均值,再将平均值乘以‑1即可得到各相的零序电压uzx;将uzx叠加到urx上即可实现给定电压的零序分离,从而得到uox。
4.如权利要求2所述的一种无电解电容级联H桥STATCOM系统的控制方法,其特征在于,进行相内电压均衡控制得到Δuxj具体方法为:将x相各个H桥直流侧电压udcxj与该相直流侧电压均值udcxv作差,差值经过P控制器以后再与iox的sign值相乘即可得到Δuxj。
5.如权利要求2所述的一种无电解电容级联H桥STATCOM系统的控制方法,其特征在于,*得到x相输出电流给定值iox的具体方法为:
*
将x相各个H桥直流侧电压均值udcxv与其给定值udcxv作差,差值送入PI控制器,将PI控*制器输出结果乘以该相电网角度的正弦值得到iox给定值的有功部分idx;对x相负载电流进*行无功提取得到iox给定值的无功部分iLqx;将idx和iLqx相加得到irx;求取ira、irb和irc的平均值,再将平均值乘以‑1即可得到各相的零序电流izx;将izx叠加到irx上即可实现给定电流*的零序分离,从而得到iox。
6.如权利要求2所述的一种无电解电容级联H桥STATCOM系统的控制方法,其特征在于,所述步骤2中对x相各个H桥模块解耦电流iLrxj1与iLrxj2均值的控制方法为:对x第j个H桥模块的两个解耦电流iLrxj1与iLrxj2求平均值得到iLrxvj;将iLrxvj与其给定值*iLrxv 作差,差值送入PR控制器,PR控制器的输出再除以各个H桥模块的直流侧电压udcxj,得到的结果即为x相第j个H桥模块有源功率解耦控制调制波uxcj。
7.如权利要求6所述的一种无电解电容级联H桥STATCOM系统的控制方法,其特征在于,*得到解耦电流均值的给定值iLrxv具体方法为:
对x相各个H桥模块直流侧电流idcxj求平均值得到idcxv;将idcxv送入多R控制器,多R控制*器的输出即为x相第j个H桥模块解耦电流均值的给定值iLrxv。
8.如权利要求7所述的一种无电解电容级联H桥STATCOM系统的控制方法,其特征在于,所述多R控制器具体包括:一个谐振频率为200π的谐振控制器、一个谐振频率为400的π的谐振控制器。