[發(fā)明專利]調(diào)頻諧振式特高壓試驗電源的電壓與頻率控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710192667.6
• 申請日: 2007-12-19
• 公開（公告）號: CN101206242A
• 公開（公告）日: 2008-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅安;徐先勇;帥智康;方璐;劉定國;孫賢大;李鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 主分類號: G01R31/14
• 分類號: G01R31/14;G05F1/12;H02M5/44
• 代理公司: 長沙正奇專利事務(wù)所有限責(zé)任公司
• 代理人: 馬強

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于一種特高壓電網(wǎng)設(shè)備的交流耐壓試驗和局部放電試驗的電源，特別涉及一種調(diào)頻諧振式特高壓試驗電源的電壓與頻率控制方法。

背景技術(shù)

特高壓輸電具有跨區(qū)域、大容量、遠距離、低損耗等優(yōu)勢、從電網(wǎng)發(fā)展能源分布條件和經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展需求來看，建設(shè)特高壓輸電工程，將特高壓線路作為全國電網(wǎng)的主網(wǎng)架是我國電力工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。特高壓電網(wǎng)(1000KV)已成為我國“十一.五”電網(wǎng)建設(shè)的重點，我國已建成晉東-南陽-荊門特高壓交流輸電示范工程，隨著我國電網(wǎng)向特高壓方向的發(fā)展，以SF6(六氟化硫)為介質(zhì)的特高壓輸變電設(shè)備，如：斷路器、GBS、GIS、SF6互感器等，在工程交接驗收時要對這些特高壓電氣設(shè)備進行交流耐壓實驗。其次IEC新標準要求：110KV以上電壓等級的變壓器，新安裝投入運行時要做局部放電實驗。這些試驗都需要輸出高壓電、帶負載能力強、適合電力現(xiàn)場作業(yè)的交流電源裝置。

隨著特高壓試驗對象的不同，試驗方法和步驟也隨之改變，試驗過程中被測試品兩端所加電壓不是固定不變的，會隨著試驗步驟有所變化。整個試驗過程中力求特高壓試驗電源輸出電壓穩(wěn)定無超調(diào)，且不能過快的達到設(shè)定值。頻率調(diào)節(jié)時要快速、穩(wěn)定的達到諧振頻率，在試驗開始后的整個過程中，要有很強的抗干擾能力，避免由于被測試品的擊穿等原因出現(xiàn)失諧的狀況，即使出現(xiàn)失諧現(xiàn)象要求頻率調(diào)節(jié)能夠迅速恢復(fù)到穩(wěn)定的諧振頻率點。

國內(nèi)已有文獻對采用大功率開關(guān)器件IGBT(絕緣柵極雙極型晶體管)來產(chǎn)生正弦波進行了分析和研究，但這些分析沒有與特高壓試驗電路的特點關(guān)聯(lián)起來。其中有文獻提出對于頻率調(diào)節(jié)采用基于離散傅立葉分析的鎖相控制方法，但其響應(yīng)速度較慢，控制精度較差。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)及其存在的缺陷，為了滿足特高壓試驗過程中電壓與頻率調(diào)節(jié)的需求，本發(fā)明的發(fā)明目的旨在結(jié)合特高壓諧振電路的特點，提供一種調(diào)頻諧振式特高壓試驗電源的電壓與頻率控制方法，對于電壓調(diào)節(jié)采用傳統(tǒng)PI控制方法的基礎(chǔ)上，提出比例積分鎖相控制方法，不僅對噪聲和高頻分量有良好的抑制作用，而且還能使頻率校正具有良好的動、靜態(tài)性能。

為達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：一種調(diào)頻諧振式特高壓試驗電源的電壓與頻率控制方法，首先進行頻率調(diào)節(jié)，當頻率穩(wěn)定在諧振頻率之后再進行電壓調(diào)節(jié)，直至系統(tǒng)頻率、電壓達到設(shè)定值，具體步驟包括：首先通過分壓電容器檢測諧振電容電壓U_c和諧振電路輸入電壓U₀，并得出相位差Φ，經(jīng)過比例積分鎖相控制器調(diào)節(jié)，控制器輸出信號經(jīng)壓控振蕩器得到頻率為諧振頻率w₀的正弦信號，頻率調(diào)節(jié)完成，結(jié)束諧振頻率自動搜索；此時電壓處于開環(huán)控制，當頻率穩(wěn)定在諧振點時，開始進行電壓調(diào)節(jié)，諧振電容電壓U_c有效值U_c′與電壓設(shè)定值U_c^*的差值經(jīng)PI控制器調(diào)節(jié)后，其輸出通過歸一化模塊處理后得到調(diào)制度M，調(diào)制度M與壓控振蕩器輸出的頻率w₀的正弦信號相乘，并經(jīng)脈沖寬度調(diào)制PWM電路得出逆變器開關(guān)的控制信號，調(diào)節(jié)逆變器輸出電壓，使其達到設(shè)定電壓值。

本發(fā)明的詳細工作原理詳細描述如下：在本發(fā)明中，由于L、C串聯(lián)諧振電路中諧振點附近的U_c對頻率的變化非常敏感，故頻率的微小波動就會使諧振電容電壓U_c有很大的變化，所以系統(tǒng)開始工作時首先進行頻率的調(diào)節(jié)。當L、C電路處于諧振狀態(tài)時，U_c與諧振電路輸入電壓U₀的相位差為根據(jù)諧振電路這一特點，先檢測U_c與U₀相位差，經(jīng)過比例積分鎖相控制器調(diào)節(jié)，在經(jīng)過壓控振蕩器VCO得到頻率為諧振頻率w₀的正弦信號，諧振頻率自動搜索完成。此時電壓處于開環(huán)控制，當頻率穩(wěn)定在諧振點的時候，開始進行電壓的調(diào)節(jié)，U_c有效值U_c′與電壓設(shè)定值U_c^*差值經(jīng)PI控制器調(diào)節(jié)后，其輸出通過歸一化模塊處理后得到調(diào)制度M。M與壓控振蕩器(VCO)輸出的頻率為w₀標準正弦信號相乘，并由高頻三角載波調(diào)制后，得出的開關(guān)信號經(jīng)放大電路及光電隔離電路之后來驅(qū)動絕緣柵極雙極型晶體管IGBT。從而得到特高壓試驗所需的幅值、頻率可調(diào)的正弦信號。若諧振參數(shù)有所改變，按上述重新調(diào)節(jié)。

上述頻率、電壓調(diào)節(jié)具體包括以下步驟：