來源：微計算機信息   作者：尚宇 孫曉娟 高嵩

摘要：  本文介紹了基于數字信號處理（DSP）設計的靜止無功發生器控制器的結構、功能、特點，具體分析了電流間接控制方法，詳細介紹了控制方法及其編程實現，并通過仿真證明了電流間接控制方法的有效性。
關鍵字： 柔性交流輸電系；靜止無功發生器；電流間接控制；數字信號處理

1概述

隨著柔性交流輸電技術的提出和發展，靜止無功發生器(Static Synchronous Compensator，簡稱STATCOM)已成為近年來國內外研究的熱點^［1］。STATCOM的基本原理是將自換相橋式電路通過電阻和電抗器或者直接并聯在電網上,根據輸入系統的無功功率和有功功率的指令，適當地調節橋式電路交流側輸出電壓的幅值和相位,或者直接控制其交流側電流就可以使該電路吸收或者發出滿足系統所要求的無功電流,實現動態無功補償的目的。穩態時STATCOM輸出的有功功率和無功功率分別是^［2］：

其中V_S是系統電壓， R是裝置的等效電阻，δ是系統電壓和裝置輸出電壓之間的相位差。

近年來對STATCOM的相關技術研究主要集中在主電路、新元件、保護和監測、控制方法上。尤其是控制方法，是STATCOM研究中的重中之重。根據補償要實現的功能和應用場合，目前STATCOM的控制主要從控制策略和外閉環的反饋控制量的選取兩方面來考慮，可以分為電流間接控制和電流直接控制。所謂間接控制，就是將STATCOM當作交流電源來看待，通過對STATCOM裝置中逆變器所產生的交流電壓基波的相位和幅值的控制，來間接控制STATCOM交流側電流；而直接控制^［3］，就是對電流波形瞬時值進行反饋控制，STATCOM可看作為一個受控電流源。本文設計了一種適合較大容量STATCOM控制采用的電流間接控制方法，通過仿真試驗證明這種方法是切實可行的。

2 STATCOM控制系統的結構與基本功能

在靜止無功發生器中，控制器（包括脈沖發生器）是STATCOM的重要組成部分，也是其核心部件之一，它根據用戶設定的參考值和系統的運行狀態來確定STATCOM的無功

基金項目：陜西省教育廳科研計劃項目（03JK123）

電流輸出。其主要是通過產生控制驅動開關器件的脈沖來控制STATCOM的各種行為,完成STATCOM所需完成的任務。STATCOM裝置原理框圖如圖1所示^[4]。

圖1   STATCOM裝置原理框圖

這個STATCOM控制系統采用雙DSP結構，其中一個DSP處理器用來完成數據處理、控制方法的實現，是主處理器；另一個DSP處理器用來產生高精度脈沖。圖中PT是電壓互感器，CT是電流互感器，用來測量STATCOM輸出端的三相電壓和三相電流信號，U_abc、I_abc分別是系統三相電壓和電流，該控制器具有產生同步脈沖、產生觸發脈沖、控制STATCOM行為和運行控制算法等功能。

3 STATCOM主控制器控制算法的實現

設計控制器時，除了脈沖發生器的設計以外，控制器的軟硬件設計主要集中在采集系統有關的電壓和電流變量以及實現控制算法上，即集中在主控制器的設計上。STATCOM控制環節計算量大，精度要求高，所以主控制器和脈沖發生器的性能及所采用的控制方案對裝置的補償效果起決定性的作用，從而影響用戶端電壓的質量。

3.1 電流間接控制算法

電流間接控制算法分為單δ控制和δ與θ（逆變器導通角）配合控制。δ與θ配合控制方法引入了STATCOM吸收的無功和有功電流的反饋控制，其中包含了許多系統參數。而電力系統的參數具有極大的不確定性，所以要求STATCOM控制器必須有很強的自適應性，實現難度很大。單δ控制主要有傳統PI控制和逆系統的PI控制。逆系統的PI控制具有比傳統PI控制更快的響應速度，所以對間接控制的研究將主要針對此種控制方法。本文采用單δ控制中的逆系統PI控制作為主要控制方法，控制方法框圖如圖2所示。

圖2  電流間接控制框圖

上圖的主要思路是對STATCOM的無功功率采用逆系統非線性的PI控制，圖中的F（1）即為（2）式，通過計算獲得δ₁，ΔU是系統參考電壓和裝置輸出電壓的差值。正是δ₂對δ₁的動態調節作用，使逆系統PI控制才比傳統PI控制具有更快的響應速度。

3.2 主處理器的選取

STATCOM控制器有兩