[發明專利]三繞組柔性有載調壓變壓器、低壓配電網系統及控制方法

在審

• 申請號: 201710358011.0
• 申請日: 2017-05-19
• 公開（公告）號: CN106997804A
• 公開（公告）日: 2017-08-01
• 發明（設計）人: 段美琪;趙全富;段輝;顏廷利;藺凱;邱金燕;劉靈慧;李淑云;畢勝華;韓明;楊利劍;馬帥;趙興利;任斌
• 申請（專利權）人: 國網山東省電力公司萊蕪供電公司;國家電網公司
• 主分類號: H01F27/28
• 分類號: H01F27/28;H01F27/40;H01F29/00;H02M5/458;G05B19/04
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司37221
• 代理人: 黃海麗

技術領域

本發明涉及配電網技術領域，尤其涉及一種三繞組柔性有載調壓變壓器、低壓配電網系統及控制方法。

背景技術

近年來，隨著電力電子用電裝置的接入、分布式可再生能源的電源的推廣，配電網電能質量面臨諸多挑戰。配電網中可再生發電裝置的接入使得配電網由無源網絡變成有源網絡，配電網中的電力潮流由單相流動變成了雙向流動。在無源配電網中，線路末端的電壓往往低于線路始端電壓，而在有源配電網中，線路始端、末端電壓間關系由可再生能源發電功率和用電功率共同決定，因此可再生能源間歇性出力特性使得配電網電壓幅值出現間歇性變化，可再生能源出力較大時，配電網電壓幅值較高，反之較低，嚴重威脅配電網中用電設備安全。

有載調壓變壓器能夠通過改變變壓器一次側分接頭來改變二次側的輸出電壓幅值，但這種方法會增加一次側的無功需求，且調節精度、調節速度有限，不適用于具有多頻率尺度功率變化特性的有源配電網。動態電壓恢復器(DVR)具有短時間內補償電壓波動的能力，但由于DVR在工作時既需要輸出無功又需要輸出有功，因此DVR需要配備一定容量的儲能裝置，增加了系統的運行成本和維護成本。因此，為快速調節有源配電網電壓波動，急需一種低成本、高可靠性的解決方案。

發明內容

本發明的目的就是為了解決上述問題，提供一種三繞組柔性有載調壓變壓器、低壓配電網系統及控制方法，有載調壓部分主要由半導體器件組成，不存在機械動作結構，響應速度快，運行穩定。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種三繞組柔性有載調壓變壓器，包括一次繞組第一繞組、二次繞組第二繞組及二次繞組第三繞組，其中所述第二繞組的容量大于所述第三繞組；所述第三繞組依次連接交流-直流-交流變換器和耦合變壓器。

所述第一繞組采用Y型接線，第二繞組采用Y型接線，第三繞組采用三角型接線。

三個繞組的輸出電壓比為35/10/0.38kv，容量比為100/100/15。

所述交流-直流-交流變換器包括依次連接的不控整流器部分、直流電容及逆變器部分；不控整流用來將第三繞組輸出的交流電變為直流電；直流電容用來儲存直流電能、平抑直流電壓波動；逆變器部分將直流電逆變為交流電。

所述耦合變壓器一次側分別串聯接入A、B、C相，二次側一端分別與交流-直流-交流變換器相連，二次側的另一端相連形成Y型接線。

所述耦合變壓器一、二次側變比為4：1。

還包括電壓檢測單元，所述電壓檢測單元分別檢測第二繞組的輸出相電壓和交流-直流-交流變換器的輸出相電壓，并發送給控制器，所述控制器控制交流-直流-交流變換器中的開關器件的開關。

采用所述一種三繞組柔性有載調壓變壓器的低壓配電網系統，所述第一繞組連接輸電網，第二繞組連接配電網，第三繞組經交流-直流-交流變換器、耦合變壓器串聯到配電網中；

當配電網中電壓幅值較低時，通過升高交流-直流-交流變換器的輸出電壓使配電網電壓幅值達到額定值；當配電網中電壓幅值較高時，通過降低交流-直流-交流變換器的輸出電壓使配電網電壓幅值達到額定值。

所述低壓配電網系統的控制方法，包括以下步驟：

步驟(1)第一繞組與輸電網相連，第二繞組和第三繞組輸出電壓，直流電容充電；

步驟(2)經過設定時間后，直流電容電壓穩定，啟動控制器和電壓檢測單元；

步驟(3)控制器接收到電壓檢測信號并對第二繞組的輸出相電壓鎖相，計算A相相位角瞬時值φ；計算總參考電壓；計算交流-直流-交流變換器參考電壓；

步驟(4)交流-直流-交流變換器參考電壓與交流-直流-交流變換器的輸出的實際相電壓比較并送入調節器中計算；生成脈寬調制波PWM信號，對交流-直流-交流變換器中的開關器件進行控制。

所述步驟(4)中的調節器為PI調節器。

本發明的有益效果：

1，快速抑制有源配電網多頻率尺度電壓波動。

2，輸出電壓可以連續調節，具有無差調節特性。

3，不存在機械動作結構，運行可靠。

附圖說明

圖1為本發明的低壓配電網系統；

圖2為本發明的控制方法；

圖3為本發明的控制方法流程圖；

具體實施方式

下面結合附圖與實施例對本發明作進一步說明。

采用一種三繞組柔性有載調壓變壓器的低壓配電網系統，包括三繞組變壓器、交流-直流-交流變換器、耦合變壓器、電壓檢測單元、控制器，整體結構示意圖如圖1所示。