来源：微计算机信息   作者：尚宇 孙晓娟 高嵩

摘要：  本文介绍了基于数字信号处理（DSP）设计的静止无功发生器控制器的结构、功能、特点，具体分析了电流间接控制方法，详细介绍了控制方法及其编程实现，并通过仿真证明了电流间接控制方法的有效性。
关键字： 柔性交流输电系；静止无功发生器；电流间接控制；数字信号处理

1概述

随着柔性交流输电技术的提出和发展，静止无功发生器(Static Synchronous Compensator，简称STATCOM)已成为近年来国内外研究的热点^［1］。STATCOM的基本原理是将自换相桥式电路通过电阻和电抗器或者直接并联在电网上,根据输入系统的无功功率和有功功率的指令，适当地调节桥式电路交流侧输出电压的幅值和相位,或者直接控制其交流侧电流就可以使该电路吸收或者发出满足系统所要求的无功电流,实现动态无功补偿的目的。稳态时STATCOM输出的有功功率和无功功率分别是^［2］：

其中V_S是系统电压， R是装置的等效电阻，δ是系统电压和装置输出电压之间的相位差。

近年来对STATCOM的相关技术研究主要集中在主电路、新元件、保护和监测、控制方法上。尤其是控制方法，是STATCOM研究中的重中之重。根据补偿要实现的功能和应用场合，目前STATCOM的控制主要从控制策略和外闭环的反馈控制量的选取两方面来考虑，可以分为电流间接控制和电流直接控制。所谓间接控制，就是将STATCOM当作交流电源来看待，通过对STATCOM装置中逆变器所产生的交流电压基波的相位和幅值的控制，来间接控制STATCOM交流侧电流；而直接控制^［3］，就是对电流波形瞬时值进行反馈控制，STATCOM可看作为一个受控电流源。本文设计了一种适合较大容量STATCOM控制采用的电流间接控制方法，通过仿真试验证明这种方法是切实可行的。

2 STATCOM控制系统的结构与基本功能

在静止无功发生器中，控制器（包括脉冲发生器）是STATCOM的重要组成部分，也是其核心部件之一，它根据用户设定的参考值和系统的运行状态来确定STATCOM的无功

基金项目：陕西省教育厅科研计划项目（03JK123）

电流输出。其主要是通过产生控制驱动开关器件的脉冲来控制STATCOM的各种行为,完成STATCOM所需完成的任务。STATCOM装置原理框图如图1所示^[4]。

图1   STATCOM装置原理框图

这个STATCOM控制系统采用双DSP结构，其中一个DSP处理器用来完成数据处理、控制方法的实现，是主处理器；另一个DSP处理器用来产生高精度脉冲。图中PT是电压互感器，CT是电流互感器，用来测量STATCOM输出端的三相电压和三相电流信号，U_abc、I_abc分别是系统三相电压和电流，该控制器具有产生同步脉冲、产生触发脉冲、控制STATCOM行为和运行控制算法等功能。

3 STATCOM主控制器控制算法的实现

设计控制器时，除了脉冲发生器的设计以外，控制器的软硬件设计主要集中在采集系统有关的电压和电流变量以及实现控制算法上，即集中在主控制器的设计上。STATCOM控制环节计算量大，精度要求高，所以主控制器和脉冲发生器的性能及所采用的控制方案对装置的补偿效果起决定性的作用，从而影响用户端电压的质量。

3.1 电流间接控制算法

电流间接控制算法分为单δ控制和δ与θ（逆变器导通角）配合控制。δ与θ配合控制方法引入了STATCOM吸收的无功和有功电流的反馈控制，其中包含了许多系统参数。而电力系统的参数具有极大的不确定性，所以要求STATCOM控制器必须有很强的自适应性，实现难度很大。单δ控制主要有传统PI控制和逆系统的PI控制。逆系统的PI控制具有比传统PI控制更快的响应速度，所以对间接控制的研究将主要针对此种控制方法。本文采用单δ控制中的逆系统PI控制作为主要控制方法，控制方法框图如图2所示。

图2  电流间接控制框图

上图的主要思路是对STATCOM的无功功率采用逆系统非线性的PI控制，图中的F（1）即为（2）式，通过计算获得δ₁，ΔU是系统参考电压和装置输出电压的差值。正是δ₂对δ₁的动态调节作用，使逆系统PI控制才比传统PI控制具有更快的响应速度。

3.2 主处理器的选取

STATCOM控制器有两