一種解決三相電壓不平衡的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種解決三相電壓不平衡的方法，其特征在于，該方法以電網(wǎng)諧波電流或電壓為控制輸入量，再進(jìn)一步采集消除諧波后的電網(wǎng)電流電壓參數(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)SVG裝置對(duì)輸出電流的控制，具體步驟如下：1)電網(wǎng)諧波電流采集點(diǎn)采集到的實(shí)時(shí)諧波電流，輸入SVG裝置控制器，SVG控制器產(chǎn)生與電網(wǎng)中諧波電流大小相等方向相反的調(diào)制電流，經(jīng)電抗器、保護(hù)開關(guān)、斷路器輸入電網(wǎng)；2)消除諧波后的電網(wǎng)電流采集點(diǎn)1得到SVG裝置需要進(jìn)一步微調(diào)的電流值，最終，經(jīng)SVG裝置計(jì)算，輸出控制電流使得電網(wǎng)中經(jīng)調(diào)整后的諧波電壓為0。該方法能夠有效解決三相電壓不平衡的問(wèn)題，且響應(yīng)速度快，跟蹤精度高，可大大提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性。
【專利說(shuō)明】—種解決三相電壓不平衡的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及SVG解決三相電壓不平衡的方法，特別是一種采用全控型變流器件的SVG解決三相電壓不平衡的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]由于電網(wǎng)中存在單相負(fù)荷(比如電氣化鐵路)和三相不對(duì)稱負(fù)荷(比如電弧爐負(fù)荷)會(huì)給電網(wǎng)的運(yùn)行和效率帶來(lái)不良的影響，同時(shí)也會(huì)對(duì)接在該公用電網(wǎng)中的其他用電設(shè)備帶來(lái)一些不良的影響甚至危害。三相不平衡會(huì)產(chǎn)生負(fù)序電流引起電網(wǎng)負(fù)序保護(hù)動(dòng)作，影響供電安全。不平衡電流注入系統(tǒng)后會(huì)造成三相電壓不平衡，工作在三相不平衡電壓的電網(wǎng)上的負(fù)荷，電機(jī)類負(fù)荷會(huì)造成電機(jī)軸振動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞電機(jī)。
[0003]目前，針對(duì)三相電壓不平衡問(wèn)題解決方法是在電網(wǎng)中加SVC，采用斯坦邁茲理論來(lái)解決。SVC是靠改變阻抗來(lái)實(shí)現(xiàn)的，對(duì)于一個(gè)單相負(fù)荷相當(dāng)在另外兩項(xiàng)分別加電感、電容。對(duì)于在兩項(xiàng)或三相間變化(即不確定哪相負(fù)荷大)的單相負(fù)荷，其容性必須按三相中的最大值計(jì)算，而對(duì)于可變電感的容量是三相所需最大電感與最大電容之和。這種靠改變阻抗來(lái)調(diào)節(jié)電壓的方式，其調(diào)節(jié)能力很弱。SVC補(bǔ)償負(fù)序的能力只是其總?cè)萘康?0-25%。這樣投資料和占地都很大。其主要缺點(diǎn)如下:
[0004]I)其安裝容量大，占地空間大，自身?yè)p耗大，通風(fēng)散熱困難。
[0005]2)自身產(chǎn)生諧波，需配置合適的濾波器來(lái)濾波。
[0006]3) SVC的主控器件是晶閘管，其響應(yīng)速度慢對(duì)于快速變化的負(fù)荷達(dá)不到理想的效果O
[0007]4) SVC輸出受電網(wǎng)電壓影響，其輸出能力與電網(wǎng)電壓平方成正比。
[0008]5)濾波器是靠改為諧波阻抗來(lái)濾波的，在系統(tǒng)中會(huì)產(chǎn)生串并聯(lián)諧振，危害供電安全。
[0009]6)TCR的空芯電抗器對(duì)周圍產(chǎn)生電磁干擾。
[0010]目前，在國(guó)內(nèi)外采用全控型變流器件的靜止無(wú)功發(fā)生器SVG(Static VarGenerator)技術(shù)在中高壓側(cè)實(shí)現(xiàn)有源濾波。但是，該種SVG消除電網(wǎng)諧波的方式都是采用采集含有諧波的電流電壓信號(hào)，以電網(wǎng)諧波電流為控制量，產(chǎn)生與電網(wǎng)中諧波電流方向相反、大小相等的調(diào)制電流，達(dá)到濾除諧波的目的。該種方式對(duì)電網(wǎng)中諧波的濾除沒(méi)有考慮到SVG設(shè)備及相關(guān)電氣部件參數(shù)對(duì)電網(wǎng)的影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的是提供一種SVG解決三相電壓不平衡的方法，該方法采用疊加原理，設(shè)有兩個(gè)電流或電壓信號(hào)采集點(diǎn)，一個(gè)采集點(diǎn)采集含有諧波的電流電壓信號(hào)(SVG輸入端)，另一個(gè)采集點(diǎn)采集消除諧波后的電流電壓信號(hào)(SVG輸出端)，通過(guò)SVG裝置對(duì)輸出電流進(jìn)行控制，可以更好的消除電網(wǎng)諧波對(duì)電網(wǎng)的污染。
[0012]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0013]一種解決三相電壓不平衡的方法，該方法以電網(wǎng)諧波電流或電壓為控制輸入量，再進(jìn)一步采集消除諧波后的電網(wǎng)電流電壓參數(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)SVG裝置對(duì)輸出電流的控制，具體步驟如下:
[0014]I)電網(wǎng)諧波電流采集點(diǎn)采集到的實(shí)時(shí)諧波電流，輸入SVG裝置控制器，SVG控制器產(chǎn)生與電網(wǎng)中諧波電流大小相等方向相反的調(diào)制電流，經(jīng)電抗器、保護(hù)開關(guān)、斷路器輸入電網(wǎng)；
[0015]2)消除諧波后的電網(wǎng)電流采集點(diǎn)I得到SVG裝置需要進(jìn)一步微調(diào)的電流值，最終，經(jīng)SVG裝置計(jì)算，輸出控制電流使得電網(wǎng)中經(jīng)調(diào)整后的諧波電壓為O。
[0016]所述的SVG裝置控制過(guò)程如下:
[0017]I)采樣；檢測(cè)電網(wǎng)電壓信號(hào)，將電網(wǎng)電壓的變化量輸入控制器；
[0018]2)濾波；將電網(wǎng)電壓的變化量經(jīng)過(guò)低通高通濾波器濾掉高、低頻，再經(jīng)過(guò)帶通濾波器中的帶通濾波器進(jìn)行帶通濾波，得到電網(wǎng)電壓差值信號(hào)；
[0019]3)相位矯正；上述信號(hào)再分別過(guò)各自的移相模塊矯正相位，
[0020]4)比例放大；矯正相位后的信號(hào)再經(jīng)過(guò)比例放大模塊進(jìn)行增益比例放大；
[0021]5)運(yùn)算處理；將矯正相位、比例放大的電網(wǎng)電壓差值信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理，得出綜合控制量；
[0022]6)上述綜合控制量經(jīng)函數(shù)變?yōu)镮GBT觸發(fā)時(shí)刻；控制器以PT信號(hào)為同步信號(hào)控制IGBT觸發(fā)時(shí)刻，使得SVG裝置中的全控型變流器件產(chǎn)生與電網(wǎng)三相差值大小相等方向相反的電壓信號(hào)與電網(wǎng)中不平衡電壓抵消，達(dá)到三相電壓平衡的目的。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0024]該方法采用疊加原理，設(shè)有兩個(gè)電流或電壓信號(hào)采集點(diǎn)，一個(gè)采集點(diǎn)采集含有諧波的電流電壓信號(hào)(SVG輸入端)，另一個(gè)采集點(diǎn)采集消除諧波后的電流電壓信號(hào)(SVG輸出端)，通過(guò)輸入兩個(gè)采樣值使得SVG裝置對(duì)輸出電流進(jìn)行控制，可以更好的消除電網(wǎng)諧波對(duì)電網(wǎng)的污染，控制精度大大提高。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1是解決三相電壓不平衡的方法的主接線圖。
[0026]圖2是解決三相電壓不平衡的方法的控制原理圖。
[0027]圖3是采用間接電流控制方法(電壓法)時(shí)的SVG控制框圖。
[0028]圖4是采用直接電流控制方法(電流法)時(shí)的SVG控制框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0030]見(jiàn)圖1、圖2，解決三相電壓不平衡的方法，該方法以電網(wǎng)諧波電流或電壓為控制輸入量，再進(jìn)一步采集消除諧波后的電網(wǎng)電流電壓參數(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)SVG裝置對(duì)輸出電流的控制，SVG裝置包括電網(wǎng)諧波電壓電流采集PT、CT、消除諧波后的電網(wǎng)電流電壓采集點(diǎn)1、SVG控制柜，半導(dǎo)體功率器件、電容C、電抗器L、保護(hù)開關(guān)K、保護(hù)電阻R，電網(wǎng)諧波電流電壓采集PT、CT采集的諧波電流及電流電壓采集點(diǎn)I采集的消除諧波后的電流均輸入SVG控制柜，SVG控制柜輸出PWM信號(hào)給半導(dǎo)體功率器件，半導(dǎo)體功率器件與電容器C并聯(lián)，半導(dǎo)體功率器件與電抗器L、保護(hù)開關(guān)K串聯(lián)，所述的保護(hù)開關(guān)K與電阻R并聯(lián)。
[0031]具體步驟如下:
[0032]1)電網(wǎng)諧波電流采集點(diǎn)采集到的實(shí)時(shí)諧波電流或電壓，輸入SVG裝置控制器，SVG控制器產(chǎn)生與電網(wǎng)中諧波電流大小相等方向相反的調(diào)制電流，經(jīng)電抗器L、保護(hù)開關(guān)K、斷路器輸入電網(wǎng)；
[0033]2)消除諧波后的電網(wǎng)電流采集點(diǎn)1得到SVG裝置需要進(jìn)一步微調(diào)的電流值，最終，經(jīng)SVG裝置計(jì)算，輸出控制電流使得電網(wǎng)中經(jīng)調(diào)整后的諧波電壓為0。
[0034]SVG裝置控制器包括以下控制步驟:
[0035]1)采樣；檢測(cè)電網(wǎng)電壓信號(hào)，將電網(wǎng)電壓的變化量輸入控制器；
[0036]2)濾波；將電網(wǎng)電壓的變化量經(jīng)過(guò)低通高通濾波器濾掉高、低頻，再經(jīng)過(guò)帶通濾波器中的帶通濾波器進(jìn)行帶通濾波，得到電網(wǎng)電壓差值信號(hào)；
[0037]3)相位矯正；上述信號(hào)再分別過(guò)各自的移相模塊矯正相位，
[0038]4)比例放大；矯正相位后的信號(hào)再經(jīng)過(guò)比例放大模塊進(jìn)行增益比例放大；
[0039]5)運(yùn)算處理；將矯正相位、比例放大的電網(wǎng)電壓差值信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理，得出綜合控制量；
[0040]6)上述綜合控制量經(jīng)函數(shù)變?yōu)镮GBT觸發(fā)時(shí)刻；控制器以PT信號(hào)為同步信號(hào)控制IGBT觸發(fā)時(shí)刻，使得SVG裝置中的全控型變流器件產(chǎn)生與電網(wǎng)三相差值大小相等方向相反的電壓信號(hào)與電網(wǎng)中不平衡電壓抵消，達(dá)到三相電壓平衡的目的。
[0041]根據(jù)用戶的需要，可在35kV母線上，增設(shè)FC電感電容裝置，或不加FC抵消裝置。
[0042]本實(shí)施例中，全控型變流器件為IGBT，還可為IGBT、GTO、IGCT、IEGT或其它全控型開關(guān)器件。
[0043]SVG裝置包括降壓型和直掛式兩種類型，F(xiàn)C部分屬于可選部分。
[0044]此外，圖中的一支IGBT可以是單支開關(guān)器件，也可以是多支IGBT的串聯(lián)或并聯(lián)。
[0045]圖3是采用間接電流控制方法(電壓法)時(shí)的SVG控制框圖。
[0046]圖4是采用直接電流控制方法(電流法)時(shí)的SVG控制框圖。
【權(quán)利要求】
1.一種解決三相電壓不平衡的方法，其特征在于，該方法以電網(wǎng)諧波電流或電壓為控制輸入量，再進(jìn)一步采集消除諧波后的電網(wǎng)電流電壓參數(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)SVG裝置對(duì)輸出電流的控制，具體步驟如下: 1)電網(wǎng)諧波電流采集點(diǎn)采集到的實(shí)時(shí)諧波電流，輸入SVG裝置控制器，SVG控制器產(chǎn)生與電網(wǎng)中諧波電流大小相等方向相反的調(diào)制電流，經(jīng)電抗器、保護(hù)開關(guān)、斷路器輸入電網(wǎng)； 2)消除諧波后的電網(wǎng)電流采集點(diǎn)1得到SVG裝置需要進(jìn)一步微調(diào)的電流值，最終，經(jīng)SVG裝置計(jì)算，輸出控制電流使得電網(wǎng)中經(jīng)調(diào)整后的諧波電壓為0。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的解決三相電壓不平衡的方法，其特征在于，所述的SVG裝置控制過(guò)程如下: 1)采樣；檢測(cè)電網(wǎng)電壓信號(hào)，將電網(wǎng)電壓的變化量輸入控制器； 2)濾波；將電網(wǎng)電壓的變化量經(jīng)過(guò)低通高通濾波器濾掉高、低頻，再經(jīng)過(guò)帶通濾波器中的帶通濾波器進(jìn)行帶通濾波，得到電網(wǎng)電壓差值信號(hào)； 3)相位矯正；上述信號(hào)再分別過(guò)各自的移相模塊矯正相位， 4)比例放大；矯正相位后的信號(hào)再經(jīng)過(guò)比例放大模塊進(jìn)行增益比例放大； 5)運(yùn)算處理；將矯正相位、比例放大的電網(wǎng)電壓差值信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理，得出綜合控制量； 6)上述綜合控制量經(jīng)函數(shù)變?yōu)镮GBT觸發(fā)時(shí)刻；控制器以PT信號(hào)為同步信號(hào)控制IGBT觸發(fā)時(shí)刻，使得SVG裝置中的全控型變流器件產(chǎn)生與電網(wǎng)三相差值大小相等方向相反的電壓信號(hào)與電網(wǎng)中不平衡電壓抵消，達(dá)到三相電壓平衡的目的。
【文檔編號(hào)】H02J3/01GK104300562SQ201410589158
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月28日
【發(fā)明者】雷兆江, 呂明君, 劉利忠, 王軍 申請(qǐng)人:國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司朝陽(yáng)供電公司, 朝陽(yáng)電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司