[發明專利]一種基于DSP的電壓跌落補償器控制系統及方法

在審

• 申請號: 201510846269.6
• 申請日: 2015-11-26
• 公開（公告）號: CN105391074A
• 公開（公告）日: 2016-03-09
• 發明（設計）人: 馬步云;岳巍澎;臧鵬;王婧;蘇長江;史學偉
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網新源張家口風光儲示范電站有限公司
• 主分類號: H02J3/12
• 分類號: H02J3/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

(一)技術領域：

本發明屬于電力系統的控制技術領域，尤其是一種基于DSP(DigitalSignalProcess，數字信號處理)的電壓跌落補償器控制系統及方法。

(二)背景技術：

隨著電力系統的發展，超導儲能技術、蓄電池儲能技術、飛輪儲能技術和超級電容器等儲能技術構成電壓跌落補償器開始應用于實際電網。其中具有代表性的電壓跌落補償器為STATCOM(StaticSynchronousCompensator，靜止同步補償器)、SMES(superconductingmagneticenergystorage，超導磁儲能系統)及DVR(dynamicvoltagerestorer，動態電壓恢復器)，其中STATCOM和SMES為并聯接入電網母線處，DVR為串聯于變電站出線中。上述具有代表性電壓跌落補償器主要由變流器和儲能裝置構成，其控制器一般分為外環控制和內環控制2個層次，其中控制電壓跌落補償器的主要控制器是外環控制，因為外環控制的任務是根據電壓跌落的實部和虛部向內環控制發送有功功率和無功功率的指定值，內環控制器則負責變換器開關元件的PWM觸發控制，實現有功功率和無功功率的調節。

目前外環控制的普遍采用傳統的PI調節，由于電網結構復雜，難以建立詳細的含電壓跌落補償器的電網模型，從而導致采用PI調節的外環控制器出現比較多的問題：(1)難以自適應地根據電網的運行方式調節參數，(2)不能保證依據仿真分析得來的PI控制器的正確性，(3)PI控制器跟蹤電網電壓變化的能力有限，給電網帶來諧波污染。所以，提出一種適應性強、參數調節范圍廣及跟蹤效率高的外環控制器已經變得至關重要。

(三)發明內容：

本發明的目的在于提供了一種基于DSP的電壓跌落補償器控制系統及方法，它可以克服現有技術的不足，是一種運行可靠、便于實現的控制方法，可以有效提高電壓跌落補償器的魯棒性和適應性，改善系統的動態特性，且裝置結構簡單易實現。

本發明的技術方案：一種基于DSP的電壓跌落補償器控制系統，其特征在于它包括信號調理模塊、信號驅動模塊、DSP控制模塊、變流器監控模塊和變流器模塊；其中，所述信號調理模塊的輸入端通過電流互感器和電壓互感器采集風電場母線電流和母線電壓，其輸出端與DSP控制模塊的TMS320F2812DSP芯片的ADC引腳連接；所述信號驅動模塊的輸入端接收來自TMS320F2812DSP芯片的EVA和EVB引腳的信號，其輸出端與電壓跌落補償系統的變流器模塊的輸入端連接。

所述信號調理電路是由交流電壓傳感器和濾波調理電路構成；所述交流電壓傳感器的輸入端通過互感器接收母線電信號，其輸出端與濾波調理電路的輸入端連接；所述濾波調理電路的輸出端通過鎖相環電路與DSP控制模塊的輸入端連接。

所述電壓傳感器是科海公司KD250V/J2V模塊。

所述DSP控制模塊采用TMS320F2812DSP芯片，其內置模塊包括EV事件管理器、ADC模數轉換器、SCI串口通信模塊；其中，所述EV事件管理器由發出PWM1-6信號的EVA模塊和發出PWM7-8型號EVB模塊構成；所述ADC模數轉換模塊接收信號調理電路的8路模擬信號并進行采樣處理；所述CAPI模塊通過鎖相環電路對信號調理電路的信號進行鎖相捕捉；所述SCI串口通信模塊由用于接收監控系統命令的SCIB模塊和用于接收控制命令，傳輸變流器狀態及數據，傳輸變流器狀態的SCIA模塊構成；所述SCIA模塊與變流器監控模塊呈雙相連接。

所述信號調理模塊的輸出端與DSP控制模塊的TMS320F2812DSP芯片的ADC模數轉換器的引腳連接；所述信號驅動模塊的輸入端接收來自TMS320F2812DSP芯片EV事件管理器的EVA和EVB引腳的信號。

所述變流器模塊是由變流器和斬波器構成；其中所述變流器和斬波器相互串聯與發生電壓跌落的母線和電壓跌落補償器之間；并接受來自信號驅動模塊的驅動信號。

所述信號驅動模塊是由IPM(IntelligentPowerModule——智能功率模塊)驅動電路和IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor——絕緣柵雙極型晶體管)驅動電路構成；其中所述IPM驅動電路的輸入端采集DSP控制模塊EVA引腳的輸出信號，其輸出端連接變流器模塊中的變流器；所述IGBT驅動電路的輸入端采集DSP控制模塊EVB引腳的輸出信號，其輸出端連接變流器模塊中的斬波器。

一種基于DSP的電壓跌落補償器的控制方法，其特征在于它包括以下步驟：