[發明專利]一種低壓SVG的無沖擊軟啟動方法

有效

• 申請號: 201410120998.9
• 申請日: 2014-03-27
• 公開（公告）號: CN103855717A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 鄭詩程;方四安
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 蔣海軍

技術領域

本發明屬于軟啟動技術領域，更具體地說，涉及一種低壓SVG的無沖擊軟啟動方法。

背景技術

當前，由于工業生產中大量的非線性、沖擊性和波動性負荷的存在給電網帶來了日益嚴重的電能質量問題，甚至威脅電力系統和用戶設備的正常運行。因此，電力系統提出了“用戶端電能質量就地補償”的方針，意即是說：如果負荷對電網產生了諸如無功、諧波等污染，則用戶必需在負荷側配置相應的電能質量檢測與治理裝置來消除這些污染的影響。無功補償技術一直以來都是電氣工程領域內的研究熱點，與SVC（Static?Var?Compensator）動態無功補償器相比，SVG（Static?Var?Generator）靜止無功發生器具有補償時間快、可連續補償、不易產生諧振、可以補償一定次的諧波等優點。因此，低壓SVG是目前解決上述用戶端電能質量問題的一種較佳途徑。

低壓SVG基本上都是采用全控型器件（如IGBT）和PWM控制。在低壓SVG的啟動過程中，由于逆變側和網側之間連接電抗器的電感值較小，直流側有較大電容，如果不加控制直接啟動SVG則會產生很大的啟動沖擊電流，該啟動沖擊電流所引起的電氣和機械沖擊將會導致啟動失敗，甚至會威脅到設備安全。軟啟動是抑制啟動過程中的電流沖擊和直流側電壓過充等不利因素，保證SVG能夠安全平穩的啟動并順利投入工作的關鍵技術。在低壓SVG的設計過程中，軟啟動技術一直是重點和難點。

為了降低啟動沖擊電流，眾多專家學者都進行了深入研究并提出了相應方法。但是這些方法都是基于一個前提：在預充電階段結束后切除軟啟動電阻并采用閉環控制的PWM整流方式完成直流側電壓的軟啟動。具體方法是：先將軟啟動電阻串聯接入系統中，用來限制系統在預充電階段（不控整流階段）時的充電電流，等到預充電階段結束后，再用接觸器將軟啟動電阻切除，讓SVG直接與電網相連；此時，采用閉環控制，經過PI調節后發出PWM波使裝置工作于PWM整流狀態從而使直流側電壓逐漸升高至給定值，進而完成SVG的軟啟動過程。但是，上述過程在剛開始發出PWM波的時候，由于死區等因素的影響，SVG的逆變側輸出電壓值要小于電網側的值，而軟啟動電阻此時已被切除，如此便會在連接電抗器上產生一個差壓，由于電抗器的感抗很小，電抗器上的差壓在切換瞬間會產生非常大的沖擊電流，對系統產生不利影響，甚至對功率器件的安全造成極大威脅，導致系統軟啟動失敗。此外，采用閉環PI控制的參數整定也比較困難，給軟啟動的調試帶來了難度。

經檢索，目前已有與軟啟動相關的技術方案公開，如中國專利號為ZL201110004360.5，授權公告日為2013年3月13日，發明創造名稱為：一種兼顧無功補償的電機軟啟動裝置及其控制方法；該申請案的電機軟啟動裝置包括功率變換器、切換開關和主控制器，切換開關包括電網側開關、電機側開關和并網開關；功率變換器包括三相移相變壓器、若干個整流模塊和逆變模塊、交流電抗器，三相移相變壓器的原邊繞組通過電網側切換開關與電網相連，副邊繞組與同級的整流模塊相連，整流模塊與逆變模塊相連，同相的逆變模塊依次串聯后與交流電抗器相連，交流電抗器通過電機與電網相連；主控制器分別與安裝在三相移相變壓器原邊和交流電抗器的電壓互感器和電流互感器相連，經過光纖與逆變模塊相連；該申請案還根據此軟啟動裝置公開了相應的軟啟動控制方法。該申請案可實現電機的軟啟動，且可根據電機的工況動態補償無功功率。但該申請案的軟啟動裝置及方法均較復雜，且軟啟動效果也不盡理想。

1.發明要解決的技術問題

本發明的目的在于克服傳統低壓SVG軟啟動過程易產生啟動沖擊電流，導致功率器件損壞或啟動失敗的問題，提供了一種低壓SVG的無沖擊軟啟動方法。本發明的技術方案采用開環控制的D軸定向帶電阻軟啟動方法，在整個低壓SVG軟啟動過程中完全不會產生沖擊電流，直流側電壓平緩上升，啟動過程安全可靠，且實現簡單。

2.技術方案

為達到上述目的，本發明提供的技術方案為：

本發明提出的一種低壓SVG的無沖擊軟啟動方法，其步驟為：

步驟一、閉合斷路器，DSP及控制電路判斷電網的電壓值和頻率值是否正常；

步驟二、待步驟一所述的電網電壓值和頻率值正常時，閉合主接觸器，將低壓SVG與電網連接，進入預充電階段；

步驟三、步驟二所述預充電階段結束后，DSP及控制電路對采集的電網三相電壓信號進行dq坐標變換和鎖相，獲得電網的電壓頻率和相位信息；

步驟四、DSP及控制電路利用步驟三獲得的電網電壓頻率和相位信息，通過運算產生與電網電壓同步的正弦PWM波輸出至IGBT三相逆變橋；