[發明專利]可控變壓器的動態潮流控制裝置及其控制方法

有效

• 申請號: 201110269252.0
• 申請日: 2011-09-13
• 公開（公告）號: CN102324742A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 李國杰;江秀臣;盛戈皞;馮琳
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/18
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

1.一種可控變壓器的動態潮流控制裝置，其特征在于該裝置包括可控變壓器(1)、功率單元(2)、測量與控制模塊(3)、旁路開關(4)、輸入電壓互感器(5)、輸出電壓互感器(6)和輸出電流互感器(7)構成：

所述的可控變壓器(1)的原邊包含主接頭(12)和正分接頭(13)負分接頭(11)；

所述的功率單元(2)由第一組功率管(S₁)、第二組功率管(S₂)、濾波電感(L_f)和濾波電容(C_f)組成，該功率單元(2)所述的第一組功率管(S₁)和第二組功率管(S₂)均由2個絕緣柵雙極型晶體管反向串聯構成，所述的第一組功率管(S₁)和第二組功率管(S₂)的一端分別接所述的可控變壓器(1)原邊的正分接頭(13)和負分接頭(11)，所述的第一組功率管(S₁)和第二組功率管(S₂)的另一端接所述的濾波電感(L_f)的一端，該濾波電感(L_f)的另一端接所述的輸入電源，所述的濾波電容(C_f)接在所述的可控變壓器(1)原邊的正分接頭(13)和負分接頭(11)之間，所述的第一組功率管(S₁)和第二組功率管(S₂)的控制端與所述的測量與控制模塊(3)的相應控制端相連；

所述的旁路開關(4)連接在所述的可控變壓器(1)原邊的主接頭(12)和輸入電源之間；

所述的輸入電壓互感器(5)的一側與可控變壓器原邊輸入電壓主電路相連，電壓信號輸出端與所述的測量與控制模塊(3)的電壓信號輸入端口相連；

所述的輸出電壓互感器(6)，一側與可控變壓器副邊輸出電壓主電路相連，電壓信號輸出端與所述的測量與控制模塊(3)的電壓信號輸入端口相連；

所述的輸出電流互感器(7)，串接在可控變壓器的輸出主電路中，其電流信號輸出端與所述的測量與控制模塊(3)的電流信號輸入端口相連；

所述的測量與控制模塊(3)的控制信號輸出端分別與所述的功率單元的所述的第一組功率管(S₁)和第二組功率管(S₂)的控制端及所述的旁路開關(4)的控制端相連，該測量與控制模塊(3)與上位機相連。

2.根據權利要求1所述的可控變壓器的動態潮流控制裝置，其特征在于所述的測量與控制模塊(3)是數字信號處理器、單片機或計算機。

3.根據權利要求1所述的可控變壓器的動態潮流控制裝置，其特征在于所述的第一組功率管(S₁)和第二組功率管(S₂)分別是集成門極換向晶閘管、柵極導通晶閘管或金氧半場效晶體管。

4.利用權利要求1所述的可控變壓器的動態潮流控制裝置進行電網動態潮流控制方法，其特征在于該方法包括下列具體步驟：

1)所述的測量與控制模塊(3)對測量與控制進行初始化，向旁路開關(4)發出信號關斷旁路開關，接收上位機給定的無功功率的給定值Q₀和有功功率的給定值P₀；

2)所述的測量與控制模塊(3)接收所述的輸入電壓互感器(5)、所述的輸出電壓互感器(6)和所述的輸出電流互感器(7)分別輸入的輸入電壓V_in、輸出電壓V_out、輸出電流I、輸出電壓與輸出電流的夾角β，接收遠方電網電壓V_電網2的信息和輸電線路電抗值L：

V_電網2＝V₂sin(ω₀t+α)，其中V₂為其幅值，α為其相角；

按下列公式計算實測的有功功率P、無功功率Q：

P=12VoutIcosβ]]>

Q=12VoutIsinβ;]]>

3)根據有功功率P₀和無功功率Q₀，依據下式，計算可控變壓器的輸出電壓相角θ和輸出電壓幅值V_out：

P0=V2Voutω0Lsin(α-θ)]]>

Q0=V22-V2Voutcos(α-θ)ω0L,]]>

其中：L為輸電線路的電抗值；

ω₀為50或60GHz所對應的角頻率；

V₂是遠方電網電壓V_電網2的幅值；

4)計算脈寬調制占空比D：

①、根據可控變壓器輸入電壓V_in，輸出電壓相角θ和幅值V_out，按下列公式計算絕緣柵雙極型晶體管的脈寬調制信號中的直流信號系數K₀、二倍頻信號系數K₂和初始相位

其中：V₁為可控變壓器輸入電壓V_in的幅值，N為可控變壓器分接頭變比；

②、根據直流信號系數K₀、二倍頻信號系數K₂及其初始相位依據下式，計算脈寬調制占空比D：

5)根據脈寬調制占空比D，向絕緣柵雙極型晶體管脈寬調制信號控制絕緣柵雙極型晶體管的導通；

6)重復步驟2)至5)，根據所獲得的脈寬調制占空比D，通過控制絕緣柵雙極型晶體管的導通實現對電網的動態潮流的調節控制。