[發(fā)明專利]一種具備故障限流功能的新型電能質(zhì)量控制系統(tǒng)及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310234552.4
• 申請(qǐng)日: 2013-06-14
• 公開（公告）號(hào): CN103280811A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 涂春鳴;帥智康;盤宏斌;姚鵬;姜飛;蘭征;侯尊;鄧樹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/14
• 分類號(hào): H02J3/14;H02J3/01
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種具備故障限流功能的新型電能質(zhì)量控制系統(tǒng)，其特征在于，主要由三相H橋PWM整流器、三相四橋臂串聯(lián)變流器、晶閘管控制短路支路、晶閘管控制旁路電抗支路組成，其中三相H橋PWM整流器通過(guò)并聯(lián)變壓器T4并入電網(wǎng)，三相四橋臂串聯(lián)變流器與PWM整流器通過(guò)共用直流側(cè)實(shí)現(xiàn)能量雙向交換，串聯(lián)變流器輸出采用LC濾波器，A、B、C三相橋臂輸出點(diǎn)通過(guò)晶閘管控制短路支路連接到串聯(lián)變壓器二次側(cè)中性點(diǎn)，串聯(lián)變壓器一次側(cè)并聯(lián)晶閘管控制旁路電抗支路，所述具備故障限流功能的新型電能質(zhì)量控制系統(tǒng)串入到電網(wǎng)和負(fù)載之間。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具備故障限流功能的新型電能質(zhì)量控制系統(tǒng)，其特征在于，所述串聯(lián)變壓器二次側(cè)采用星形接法，串聯(lián)變壓器二次側(cè)中性點(diǎn)引出接到三相四橋臂串聯(lián)變流器的第四橋臂輸出點(diǎn)o。

3.一種具備故障限流功能的新型電能質(zhì)量控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括對(duì)三相H橋PWM整流器的控制、三相四橋臂串聯(lián)變流器控制、限流控制，其具體控制過(guò)程如下：

(1)對(duì)三相H橋PWM整流器采用工程無(wú)差拍控制，其具體控制步驟如下：

1.1)直流側(cè)需要穩(wěn)定到的電壓值與實(shí)際檢測(cè)到的直流側(cè)電壓值U_dc做差后進(jìn)行PI調(diào)節(jié)；

1.2)PI調(diào)節(jié)后的量乘以與并聯(lián)變壓器二次側(cè)三相電壓同頻同相的正弦量sin，作為所需三相穩(wěn)壓電流的指令值(即iwa*,iwb*,iwc*]]>)；

1.3)三相穩(wěn)壓電流的指令值與實(shí)際檢測(cè)到的穩(wěn)壓電流i_{w(a，b，，c)}(即i_wa，i_wb，i_wc)做差，得到的差值乘以其中L_z為PWM整流器輸出電感的值，dt為離散下控制頻率的周期；

1.4)由1.3)中得到的數(shù)據(jù)加上并聯(lián)變壓器二次側(cè)檢測(cè)到的各相電壓U_w(a，b，c)(即U_wa，U_wb，U_wc)，再乘以就得到了ABC三相的占空比d_{on(a，b，c)}(即d_ona，d_onb，d_onc)，三相占空比信號(hào)調(diào)制后經(jīng)驅(qū)動(dòng)控制三相H橋PWM整流器；

(2)三相四橋臂串聯(lián)變流器的電壓補(bǔ)償采用單周控制，第四橋臂的回饋采用電流閉環(huán)PI控制，其具體控制步驟如下：

A相橋臂控制過(guò)程為：

2.1)、檢測(cè)電路檢測(cè)電源電壓u_sa提取其中的基波電壓同時(shí)，生成與電源電壓同頻率、同相位想要穩(wěn)定到的標(biāo)準(zhǔn)正弦電壓u_refa，利用瞬時(shí)功率ipiq算法檢測(cè)負(fù)載電壓U_L中的諧波分量U_Lh。

2.2)、與標(biāo)準(zhǔn)正弦信號(hào)u_refa相減得到的差值再加上負(fù)載電壓中的諧波分量U_Lh之后乘以1/K(串聯(lián)變壓器的變比為K∶1)，該信號(hào)一路乘以-1，一路不變作為單周控制器的兩路控制參考信號(hào)。

2.3)、采樣直流側(cè)電容電壓u_dc，通過(guò)可復(fù)位積分器對(duì)直流側(cè)電壓進(jìn)行積分。

2.4)、將2.2)所得到的乘以-1后的控制參考信號(hào)送入電壓比較器A1，另一路參考信號(hào)送入電壓比較器A2，2.3)中得到的積分信號(hào)送入A1，A2的另一輸入端，A1的輸出信號(hào)送入R-S觸發(fā)器Aa1的R端，A2的輸出信號(hào)送入R-S觸發(fā)器Aa2的R端，兩個(gè)觸發(fā)器S端共用一個(gè)時(shí)鐘脈沖源，當(dāng)一個(gè)時(shí)鐘脈沖到來(lái)時(shí)，R-S觸發(fā)器的S觸發(fā)，由Q端輸出高電平信號(hào)，同時(shí)端輸出為低電平，積分器開始對(duì)電容電壓進(jìn)行積分，隨著積分值的不斷升高，當(dāng)積分值上升到2.2)所得到的控制參考信號(hào)值時(shí)，比較器輸出結(jié)果發(fā)生變化，觸發(fā)器R端使能，Q端輸出低電平，同時(shí)段輸出高電平，復(fù)位積分器，使積分器清零，直到下一個(gè)時(shí)鐘脈沖到來(lái)，再開始新的周期，重新積分：

2.5)、將u_sa的信號(hào)與0比較，當(dāng)u_sa大于0時(shí)輸出高電平，小于0時(shí)輸出低電平，步驟2.4)中觸發(fā)器Aa1，Aa2的兩個(gè)Q輸出送入選擇開關(guān)，當(dāng)u_sa大于0的高電平形成時(shí)選擇Aa2的輸出信號(hào)，小于零的低電平形成時(shí)選擇Aa1的輸出信號(hào)；

2.6)、將步驟2.5)中得到的PWM控制信號(hào)經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)后控制A相橋臂的開關(guān)管導(dǎo)通與關(guān)斷，B，C兩相橋臂的控制過(guò)程與A相橋臂控制過(guò)程相同；

第四橋臂其控制過(guò)程采用電流閉環(huán)PI控制，具體過(guò)程如下：

2.7)、檢測(cè)串聯(lián)變壓器耦合到二次側(cè)的電流i_ca、i_cb、i_cc，計(jì)算i_ca、i_cb、i_cc的和，其乘以-1后得到i_refo作為第四橋臂的指令參考信號(hào)，

2.8)、檢測(cè)第四橋臂的輸出電流i_co，i_refo與i_co做差后進(jìn)行PI調(diào)節(jié)器，PI輸出經(jīng)限幅后進(jìn)行三角波調(diào)制，得到的PWM控制信號(hào)經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)后控制第四橋臂的開關(guān)管；

(3)電網(wǎng)發(fā)生不同類型短路故障后的限流控制步驟如下：

3.1)、當(dāng)10kV中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的電網(wǎng)發(fā)生單相對(duì)地短路時(shí)短路電流很小，電網(wǎng)可以帶一個(gè)接地點(diǎn)繼續(xù)運(yùn)行，本控制系統(tǒng)不動(dòng)作；

3.2)、當(dāng)發(fā)生相間短路、相間對(duì)地短路故障時(shí)，故障相電流劇增，本控制系統(tǒng)檢測(cè)到故障后，先封鎖串聯(lián)變流器的故障相工作橋臂，延時(shí)delay1后開通故障相晶閘管控制短路支路，晶閘管控制短路支路控制串聯(lián)變流器的輸出電感短路到串聯(lián)變壓器二次側(cè)進(jìn)行限流，自短路故障發(fā)生后延時(shí)delay2后控制該相閘管控制旁路電抗支路開通投入旁路電抗進(jìn)行限流，最終形成串聯(lián)變流器輸出電抗和旁路電抗支路聯(lián)合投入限流的效果，同時(shí)非故障相和第四橋臂聯(lián)合運(yùn)行仍工作在電能質(zhì)量補(bǔ)償狀態(tài)；

3.3)、當(dāng)發(fā)生三相短路、三相對(duì)地短路時(shí)，ABC三相故障相橋臂封鎖后再封鎖串聯(lián)變流器的第四橋臂，檢測(cè)到短路故障之后延時(shí)delay1后三相晶閘管控制短路支路導(dǎo)通，將串聯(lián)變流器的輸出電感短路到串聯(lián)變壓器二次側(cè)進(jìn)行限流，故障后延時(shí)delay2時(shí)間后三相晶閘管控制旁路電抗支路導(dǎo)通，最終形成串聯(lián)變流器輸出電抗和旁路電抗支路聯(lián)合投入限流的效果。