[發(fā)明專利]新型多功能電力電子限流系統(tǒng)及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310216691.4
• 申請日: 2013-06-04
• 公開（公告）號(hào): CN103280789B
• 公開（公告）日: 2017-02-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 帥智康;李勝男;郭成;覃日升;涂春鳴;盤宏斌;姚鵬;楊韜;鄧樹;侯尊;唐君華;姜飛
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南大學(xué);云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): H02H9/02
• 分類號(hào): H02H9/02;H02H3/08;H02J3/12
• 代理公司: 長沙星耀專利事務(wù)所43205
• 代理人: 許伯嚴(yán)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種新型多功能電力電子限流系統(tǒng)及控制方法。?

背景技術(shù)

電力是國家的主要能源和經(jīng)濟(jì)命脈，安全、優(yōu)質(zhì)地保證電力供給不僅關(guān)系國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民群眾的生活質(zhì)量，還維系社會(huì)穩(wěn)定與國家安全。而近年來隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和結(jié)構(gòu)的日益復(fù)雜，勢必造成電力系統(tǒng)短路電流的不斷增大。當(dāng)發(fā)生短路故障時(shí)，成千上萬安培的短路電流會(huì)燒毀電氣，導(dǎo)致導(dǎo)體間受機(jī)械應(yīng)力而變形，同時(shí)造成電壓下降、功率分布變化，嚴(yán)重威脅電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，各種非線性負(fù)荷及沖擊性負(fù)荷不斷入網(wǎng)，導(dǎo)致了系統(tǒng)中電壓波動(dòng)、閃變等電壓質(zhì)量問題日益嚴(yán)重，愈發(fā)影響電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行及入網(wǎng)的敏感性負(fù)荷的正常運(yùn)轉(zhuǎn)?，F(xiàn)有的技術(shù)方案有在母線上串聯(lián)電抗器。?

現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)如下：?

1、長期串聯(lián)在線路上，損耗大，造成大量資源損耗；?

2、限流電抗在系統(tǒng)非故障時(shí)，長期閑置在電網(wǎng)內(nèi)，利用率低下；?

3、限流電抗設(shè)計(jì)難度較大，需要同時(shí)考慮限流效果和電網(wǎng)非故障期間的損耗；電抗值大限流效果好，但所需無功和有功能量也大(電抗本身有電阻)；電抗值小，限流效果難以達(dá)到；?

4、僅能實(shí)現(xiàn)故障限流功能，不能針對電能質(zhì)量問題進(jìn)行補(bǔ)償。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種新型多功能電力電子限流系統(tǒng)及控制方法，能實(shí)現(xiàn)限流及電壓波動(dòng)補(bǔ)償?shù)亩喙δ芡負(fù)浣Y(jié)構(gòu)、控制方法以及針對不同故障類型的邏輯控制方式。?

本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種新型多功能電力電子限流系統(tǒng)及其控制方法，所述電力電子系統(tǒng)主要由PWM穩(wěn)壓模塊、三單相DVR模塊、晶閘管支路三部分組成；PWM穩(wěn)壓模塊通過并聯(lián)變壓器T_b并入10kV電網(wǎng)，三單相DVR模塊通過共用PWM穩(wěn)壓模塊的直流側(cè)實(shí)現(xiàn)能量供給，三單相DVR模塊的各逆變單元輸出點(diǎn)和輸出濾波電抗器之間設(shè)立晶閘管支路，晶閘管支路連接DVR模塊逆變單元的兩個(gè)輸出點(diǎn)，DVR的輸出通過串聯(lián)變壓器串入電網(wǎng)和負(fù)載之間，同時(shí)在串聯(lián)變壓器二次側(cè)并聯(lián)小電容C濾波支路。?

進(jìn)一步，PWM穩(wěn)壓模塊的連接方式：電感分別依次連接到絕緣柵雙極型晶體管IGBT上，直流側(cè)電容并聯(lián)在絕緣柵雙極型晶體管IGBT的兩端；?

進(jìn)一步，三單相DVR模塊的連接方式：三單相DVR的絕緣柵雙極型晶體管IGBT分別依次并聯(lián)在直流側(cè)電容的兩端；?

進(jìn)一步，晶閘管支路的連接方式：晶閘管支路3連接在單相DVR各逆變單元輸出點(diǎn)和輸出濾波電抗器之間，通過雙向晶閘管短路到DVR逆變單元的另一輸出端。?

進(jìn)一步，PWM穩(wěn)壓模塊的控制過程為：?

直流側(cè)電壓標(biāo)準(zhǔn)值與實(shí)際檢測到的直流側(cè)電壓值U_dc做差，其差值經(jīng)過PI調(diào)節(jié)器后與三相電壓同頻同相的正弦量sin相乘后與實(shí)際檢測到的穩(wěn)壓電流做差，其差值經(jīng)過PI調(diào)節(jié)器后進(jìn)行三角波調(diào)制，調(diào)制后得到的信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路后送入穩(wěn)壓模塊的H橋，然后穩(wěn)壓模塊的H橋的輸出電流信號(hào)即為實(shí)際檢測到的穩(wěn)壓電流，再反饋到第二次PI調(diào)節(jié)器之前。?

進(jìn)一步，單相電壓補(bǔ)償與模式切換控制過程為：?

設(shè)定的穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)電壓為與實(shí)際檢測到的電源側(cè)電壓為U_s作差，其差值乘以1/k后與DVR實(shí)際輸出的二次側(cè)補(bǔ)償電壓做差，經(jīng)過PI調(diào)節(jié)器后進(jìn)行三角波調(diào)?制，調(diào)制后的信號(hào)連接到與門的輸入端，同時(shí)電流i_sl經(jīng)過故障檢測后一部分經(jīng)驅(qū)動(dòng)后送入晶閘管，一部分經(jīng)過閉鎖模塊連接到與門的另一輸入端，與門的輸出端連接到驅(qū)動(dòng)電路后送入逆變橋的輸入端。?

進(jìn)一步，針對不同類型短路故障的限流邏輯順序?yàn)椋?

當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相對地短路時(shí)，電力系統(tǒng)三相之間的線電壓依然對稱，系統(tǒng)可以帶著一個(gè)接地點(diǎn)繼續(xù)運(yùn)行，限流裝置不動(dòng)作；?

當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生相間短路或相間接地短路時(shí)，裝置檢測到短路電流，控制故障相的DVR工作脈沖進(jìn)行封鎖，故障相DVR不工作，封鎖脈沖10us后，將故障相的晶閘管導(dǎo)通，則DVR輸出電感被短接在串聯(lián)變壓器的二次側(cè)，輸出電感等效到一次側(cè)的阻抗作為線路的限流阻抗進(jìn)行限流，同時(shí)保持非故障相可以持續(xù)運(yùn)行在電壓質(zhì)量補(bǔ)償狀態(tài)；?

當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生三相短路或三相對地短路時(shí)，裝置檢測到三相短路電流后，封鎖三相DVR的工作脈沖，延時(shí)10us后，控制三相晶閘管D1，D2，D3都導(dǎo)通，則三相的DVR輸出電感都被短路到串聯(lián)變壓器的二次側(cè)，電感通過串聯(lián)變壓器等效到一次側(cè)的阻抗進(jìn)行限流；?