[發明專利]一種電流源型調相機變頻啟動換相超前角分段控制方法

有效

• 申請號: 201910191604.1
• 申請日: 2019-03-14
• 公開（公告）號: CN109995275B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 蔣琛;劉亞南;顧文;顏全椿;楊宏宇;葉淵靈;單華;劉一丹;湯曉峰;謝學武;喻春雷;趙學華;宋金山;孫毅超;王琦
• 申請（專利權）人: 江蘇方天電力技術有限公司;國網江蘇省電力有限公司檢修分公司;南京師范大學;國網江蘇省電力有限公司;國家電網公司
• 主分類號: H02P1/26
• 分類號: H02P1/26;H02J3/18
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

本發明是一種電流源型調相機變頻啟動換相超前角分段控制方法，具體步驟為：電流源型調相機啟動時，采用換相超前角30°；通過檢測系統判斷是否發生換相失敗，若未檢測到發生換相故障，保持換相超前角為30°，當檢測到系統發生換相失敗時，找尋最近的晶閘管無縫切換時間點t₀；切換換相超前角為60°。該方法實際應用中實現簡單方便，無需多余的算法控制；可以有效地避免晶閘管換相失敗問題，并且提高調相機啟動效率，縮短啟動時間，整個控制過程僅需單次換相超前角切換，避免晶閘管動作次數冗余；采用換相超前角分段控制，具有較高的工程實際應用價值。

技術領域

本發明屬于調相機的啟動技術領域，具體的說是一種電流源型調相機變頻啟動換相超前角分段控制方法。

背景技術

隨著高壓直流輸電的發展，電網“強直弱交”的問題越來越突出，電源集中地區無功過剩，負荷集中地區無功短缺，電壓穩定問題日益凸顯。相比較SVC、STATCOM等無功補償設備，調相機作為同步旋轉設備具有過載能力強，無功補償范圍寬，提供電壓支撐能力強等特點。

目前，調相機一般都將變頻啟動作為首選的啟動方式，變頻電路中逆變橋部分采用大功率電力電子器件晶閘管作為基本單元，其基本原理是：檢測系統實時測量調相機的轉速和轉子位置信息，分別反饋到電流源和逆變橋的控制回路中，基于晶閘管的逆變電路對調相機進行變頻調速，從而產生從零到額定的變頻電源，同步地將調相機拖動起來。在啟動過程進入負載換相階段后，逆變橋的晶閘管主要依靠調相機定子上的反電勢進行關斷換相動作，為保證晶閘管的可靠關斷須保持一定的空載換相超前角，具體實施方式是提前開通下一時刻所需開通的晶閘管，從而使得所需關斷的晶閘管上流過的實際電流下降至零而關斷。若換相超前角過大，調相機啟動的電磁轉矩就會減少，影響調相機的啟動效率；若換相超前角過小，則會發生開通失敗、關斷后復導通等一系列換相失敗問題。

公開號為CN108880353A的專利中，提出了基于電壓源型靜止變頻器的大型同步調相機啟動控制方法，其采用了IGBT作為變換電路基本單元，以此避免換相失敗的隱患。但是目前所采用的容量為300MVar調相機的額定電壓等級為20000V，額定電流等級為8660A，若要在實際的工程應用中應用IGBT器件，需采用多機并聯結構，然而一方面其各橋臂的單元數較多，不利于實際工程的維護，另一方面其相較于晶閘管而言成本極高。公開號為CN101359875A的專利中，提出了靜止變頻啟動逆變橋換相超前角多自由度動態控制方法，提出了基于電機頻率、直流電流、機端電壓的換相超前角計算公式，對換相超前角進行動態控制，該方法計算相對復雜，實際工程中難以保證該專利中所提到的逆變橋換相熄弧時間恒定，并且在啟動過程中時刻切換逆變橋換相超前角易造成某些時刻的晶閘管冗余動作。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種電流源型調相機變頻啟動換相超前角分段控制方法，在切換換相超前角時考慮無縫切換，即在晶閘管無需多余動作的情況下切換換相超前角，可以完全避免換相失敗的發生。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種電流源型調相機變頻啟動換相超前角分段控制方法，其特征是：能夠避免逆變橋換相失敗，同時提高啟動效率，具體步驟如下：

步驟1，電流源型調相機啟動時，采用換相超前角30°；

步驟2，通過檢測系統判斷是否發生換相失敗，當檢測到系統發生換相失敗時，進入步驟3，當未檢測到發生換相故障時，保持換相超前角為30°；

步驟3，判斷發生換相故障后，找尋最近的晶閘管無縫切換時間點t₀；

步驟4，切換換相超前角為60°。

當換相超前角為30°時，在轉子位置預測的基礎上提前當前周期的1/12向晶閘管發出換相指令，當換相超前角為60°時，在轉子位置預測的基礎上提前當前周期的1/6向晶閘管發出換相指令。