[發明專利]一種用于高壓靜止無功補償裝置功率單元對拖試驗的控制方法

有效

• 申請號: 201210364459.0
• 申請日: 2012-09-26
• 公開（公告）號: CN102901893A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 李計亮;許崇福;王躍;李志剛;董曉;郭海平
• 申請（專利權）人: 西安奧特迅電力電子技術有限公司;深圳奧特迅電力設備股份有限公司;西安交通大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 西安睿通知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 61218
• 代理人: 車寧華

技術領域：

本發明涉及一種功率單元對拖試驗的控制方法，尤其是一種用于高壓靜止無功補償裝置功率單元對拖試驗的控制方法,適用于對高壓靜止無功補償裝置、高壓變頻器的功率單元進行額定工況運行的試驗。

背景技術：

為了有效驗證功率單元額定工況下控制、保護、溫升、電磁兼容、電氣參數選取以及安裝以及連接工藝是否達到設計要求，功率單元需要進行額定運行工況下的運行試驗。

中國專利SVG鏈接背靠背對補試驗裝置的控制系統(申請號為201120230665.3、申請日為2011年7月2日、公告日是2012年3月14號)公開了一種功率單元對拖試驗采用的背靠背結構(參見圖1)：兩單元直流端直接相連，交流輸出端通過兩個電抗器分別相連，此時電路中存在兩個獨立的電流通路，通過兩個電抗器的電流是不同的。兩個模塊通過外部直流電壓源穩定直流電壓，采用開環控制使交流端輸出不同幅值和相位的PWM電壓。試驗中，功率單元A輸出交流電壓的幅值和相位固定不變，而手動調整功率單元B輸出電壓的幅值和相位，以實現無功電流在功率模塊之間的流動。由于僅是無功電流的流動，因此只需要從外部吸收少量有功功率以補充功率單元開關損耗，從而在消耗很小功率情況下就可以對功率單元進行額定工況下的運行試驗。

上述方法雖然具有算法簡單、不需要通過算法穩定直流電壓的優點，但存在以下缺點：

1）手動調整輸出電壓的幅值和相角來實現一定無功電流輸出的過程比較復雜，需要進行多次嘗試，并且隨著直流電壓的不同輸出電壓的幅值和相角需要重新調整；

2）H橋結構的功率單元進行對拖試驗時，為避免直流電壓的直接短路需要在單元的兩個交流輸出端分別串聯兩個電抗器，從而增加成本；

3）H橋結構的功率單元可以通過調制波反相提高輸出電壓的開關頻率至IGBT開關頻率的兩倍，從而降低電流中的高次諧波分量，而現有方法中電抗器兩端電壓的開關頻率為IGBT的開關頻率，這導致電流中高次諧波含量大為增加。

發明內容：

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種用于高壓靜止無功補償裝置功率單元對拖試驗的控制方法，該方法中兩個功率單元分別采取不同的主電路連接方式和控制方法，并采取措施降低電流中三次諧波含量。

本發明的目的是通過以下技術方案來解決的：

一種用于高壓靜止無功補償裝置功率單元對拖試驗的控制方法，包括如下步驟：

（1）對拖試驗中功率單元A進行控制：功率單元A直流端與直流電壓源相連，交流端通過一個電抗器與功率單元B交流輸出端相連，采取開環控制在交流端輸出的PWM電壓；

（2）對拖試驗中功率單元B進行控制：功率單元B直流端懸空，交流輸出端通過一個電抗器（體現與特征1電抗器為相同電抗器，比如權利要求1中電抗器）與功率單元A交流輸出端相連，采取電壓環和電流環的雙閉環控制，穩定直流電壓并實現無功電流在功率單元A和功率單元B之間的流動；

（3）降低電流中三次諧波含量：無功電流在功率單元A和功率單元B之間的循環流動導致直流電壓的二次波動，而在正弦調制下直流電壓的二次波動導致功率單元A或功率單元B輸出的交流電壓中含有三次諧波分量，進而導致電流中含有較大的三次諧波分量，根據采樣直流電壓對正弦調制波進行調整的策略，降低輸出電壓中三次諧波分量，從而減少輸出電流中三次諧波分量。

所述步驟（1）包括：

（a）基準調制波生成：通過三角函數計算產生一定調制度且頻率為50Hz的正弦調制波；

（b）基準調制波的調整：根據功率單元A直流電壓的波動情況對調制波進行調整，以降低功率單元A輸出交流電壓中的三次諧波分量；

（c）驅動信號生成：調制波與載波比較生成驅動信號。

所述步驟（2）包括：

（A）電壓閉環控制：電壓閉環采取PI控制器，其中直流電壓設定作為電壓環的參考值，直流電壓的采樣作為電壓環的反饋值；

（B）電流閉環控制：電流環采取P控制器，其中電壓環的計算結果作為有功電流參考值，無功電流設定作為電流環的無功電流參考值，交流電流的采樣作為電流環的反饋值；

（C）前饋電壓的調整：根據單元直流電壓的波動對電壓源單元控制方法中基準正弦調制波進行調整，以降低單元輸出交流電壓中的三次諧波分量；

（D）驅動信號生成：步驟（B）和步驟（C）計算結果之和作為最終調制波，與載波比較生成驅動信號。

所述步驟（1）中PWM電壓等效為正弦電壓。

本發明的有益效果