本發(fā)明涉及電氣工程的電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)，具體涉及一種基于相位變換的多拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下svg通用控制方法。

背景技術(shù)：

無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備接入電網(wǎng)系統(tǒng)后，能提高線路的功率因數(shù)，調(diào)節(jié)電壓合格水平，減少電壓波動(dòng)，增強(qiáng)電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性。傳統(tǒng)的固定電容器組和電抗器組投切間隔長(zhǎng)，動(dòng)作沖擊大，不能連續(xù)調(diào)節(jié)；svc型的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備占地較大，諧波大；svg作為新一代的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，與傳統(tǒng)的固定補(bǔ)償設(shè)備和svc相比，響應(yīng)速度快，占地小，可靈活連續(xù)調(diào)節(jié)，目前已經(jīng)在風(fēng)電場(chǎng)、電網(wǎng)、冶金等市場(chǎng)得到了廣泛的應(yīng)用。在不同的應(yīng)用場(chǎng)合，svg接入系統(tǒng)的連接方式不一樣，svg可以經(jīng)連接電抗直接并入電網(wǎng)；若接入電壓等級(jí)過(guò)高，可以經(jīng)yy12變壓器或dyn11變壓器接入電網(wǎng)；在一些特殊的應(yīng)用場(chǎng)合，例如現(xiàn)場(chǎng)已有的融冰變壓器為yd11類(lèi)型，svg經(jīng)過(guò)它接入電網(wǎng)時(shí)也需要適應(yīng)它的變化。svg經(jīng)變壓器接入電網(wǎng)時(shí)，svg輸出電壓幅度和接入點(diǎn)電壓幅度往往不一致，尤其是經(jīng)過(guò)dyn11或yd11變壓器時(shí)，svg輸出的電壓和電流的相位與系統(tǒng)相比也發(fā)生了改變。另外，從svg主電路來(lái)說(shuō)，有星接和角接兩種方式，星接時(shí)svg輸出的電壓較低，電流較大，不平衡補(bǔ)償能力有限，角接時(shí)svg輸出的電壓較高，電流較小，具有不平衡補(bǔ)償能力。svg作為一種基于電壓源類(lèi)型的逆變器，本質(zhì)上等效于一個(gè)幅度和相位可以調(diào)節(jié)的可控電壓源，其輸出電壓需要時(shí)刻和接入電網(wǎng)的系統(tǒng)電壓保持同步，因此，在不同的連接形式和主電路結(jié)構(gòu)下，svg裝置本體輸出電壓的相位和幅度需要相應(yīng)調(diào)整，以保證裝置正常地吸收和發(fā)出無(wú)功功率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述問(wèn)題，提供一種能夠適應(yīng)不同變壓器接入方式和不同主電路結(jié)構(gòu)下控制需要的基于相位變換的多拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下svg通用控制方法。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種基于相位變換的多拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下svg通用控制方法，實(shí)施步驟包括：

1)設(shè)置主電路結(jié)構(gòu)的接入方式；

2)針對(duì)svg進(jìn)行電流采樣，根據(jù)主電路結(jié)構(gòu)的接入方式將采樣得到的三相裝置電流相位變換到高壓側(cè)；

3)進(jìn)行系統(tǒng)電壓采樣，將采樣得到的系統(tǒng)線電壓作為同步變換電壓基準(zhǔn)計(jì)算同步角；

4)針對(duì)svg進(jìn)行負(fù)荷電流采樣，根據(jù)主電路結(jié)構(gòu)的接入方式將采樣得到的三相負(fù)荷電流變換到與三相裝置電流相位同一個(gè)基準(zhǔn)；

5)對(duì)變換后的負(fù)荷電流，以所述同步角計(jì)算需要補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功分量，并根據(jù)同步角變換生成三相參考電流；

6)在得到三相參考電流的基礎(chǔ)上，根據(jù)主電路結(jié)構(gòu)的接入方式選擇采用零序電壓或零序電流控制svg的相間平衡，得到用于控制svg的相間平衡的三相參考電壓；

7)對(duì)三相參考電壓進(jìn)行歸一化折算得到歸一化的參考電壓；

8)將歸一化的參考電壓進(jìn)行載波移相比較后得到用于控制功率模塊的脈沖信號(hào)，將脈沖信號(hào)輸出值svg的功率模塊。

優(yōu)選地，步驟2)中根據(jù)主電路結(jié)構(gòu)的接入方式將采樣得到的三相裝置電流相位變換到高壓側(cè)時(shí)，如果主電路結(jié)構(gòu)的接入方式為星接svg經(jīng)dyn11變壓器或yd11變壓器接入系統(tǒng)，則根據(jù)式(1)將采樣得到的三相裝置電流相位變換到高壓側(cè)，否則采樣得到的三相裝置電流相位和高壓側(cè)相位相同且無(wú)需轉(zhuǎn)換；所述星接svg是指svg的a相、b相和c相橋臂共用中點(diǎn)呈星型；

式(1)中，ia0、ib0、ic0是進(jìn)行svg電流采樣得到的三相裝置電流，ia、ib、ic是svg相位變換到高壓側(cè)后的三相裝置電流。

優(yōu)選地，步驟4)中根據(jù)主電路結(jié)構(gòu)的接入方式將采樣得到的三相負(fù)荷電流變換到與三相裝置電流相位同一個(gè)基準(zhǔn)時(shí)，如果主電路結(jié)構(gòu)的接入方式為星接svg經(jīng)dyn11變壓器或yd11變壓器接入系統(tǒng)時(shí)，則根據(jù)式(2)將采樣得到的三相負(fù)荷電流變換到與三相裝置電流相位同一個(gè)基準(zhǔn)；否則，采樣得到的負(fù)荷電流變換到與三相裝置電流相位基準(zhǔn)相同無(wú)需轉(zhuǎn)換；所述星接svg是指svg的a相、b相和c相橋臂共用中點(diǎn)呈星型；

式(2)中，ila0、ilb0和ilc0是針對(duì)svg進(jìn)行負(fù)荷電流采樣得到的三相負(fù)荷電流，ila、ilb和ilc是變換到與三相裝置電流相位同一個(gè)基準(zhǔn)后的三相負(fù)荷電流。

優(yōu)選地，步驟6)中的詳細(xì)步驟包括：

6.1)檢查主電路結(jié)構(gòu)的接入方式，如果主電路結(jié)構(gòu)的接入方式為星接svg經(jīng)dyn11或yd11變壓器接入系統(tǒng)，或svg角接時(shí)，跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟6.2)；如果主電路結(jié)構(gòu)的接入方式為星接svg直掛或經(jīng)yy變壓器接入系統(tǒng)時(shí)，跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟6.3)；

6.2)計(jì)算用于控制svg的相間平衡的零序電流，將得到的零序電流疊加在三相參考電流中，然后將疊加零序電流后的三相參考電流和相位變換到高壓側(cè)的三相裝置電流進(jìn)行瞬時(shí)電流跟蹤，得到用于控制svg的相間平衡的三相參考電壓；跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟7)；

6.3)計(jì)算用于控制svg的相間平衡的零序電壓，將得到的零序電壓疊加在三相參考電壓中，得到用于控制svg的相間平衡的三相參考電壓；跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟7)。

優(yōu)選地，步驟6.2)中計(jì)算用于控制svg的相間平衡的零序電流的函數(shù)表達(dá)式如式(3)所示；

式(3)中，i0為用于控制svg的相間平衡的零序電流，pa、pb、pc分別為控制相間平衡時(shí)a、b、c三相各自所需的功率，urms為svg接入電壓的有效值。

優(yōu)選地，步驟6.3)中計(jì)算用于控制svg的相間平衡的零序電壓的函數(shù)表達(dá)式如式(4)所示；

式(4)中，u0為用于控制svg的相間平衡的零序電壓，pa分別為控制相間平衡時(shí)a相所需的功率，ia為svg的a相輸出電流的幅度，為svg的a相輸出電流的相位，為零序電壓的相位。

優(yōu)選地，步驟7)對(duì)三相參考電壓進(jìn)行歸一化折算得到歸一化的參考電壓的函數(shù)表達(dá)式如式(5)所示；

式(5)中，uref為歸一化后的參考電壓，uref0為歸一化前的參考電壓，up為svg的裝置額定電壓，us為svg的裝置接入電壓，udc為svg的裝置直流側(cè)電壓。

本發(fā)明基于相位變換的多拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下svg通用控制方法具有下述優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明基于相位變換的多拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下svg通用控制方法根據(jù)不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行裝置電流的折算、負(fù)荷電流的折算，同步電壓的選擇、零序電流和零序電壓的變換和最終參考電壓的歸一化處理，根據(jù)不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將裝置電流從低壓側(cè)變換到高壓側(cè)，幅度統(tǒng)一折算。具體來(lái)說(shuō)，即當(dāng)svg經(jīng)變壓器接入系統(tǒng)時(shí)，先不考慮變壓器的變比，將變壓器變比等效為1：1，根據(jù)各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將裝置電流從低壓側(cè)變換到高壓側(cè)，再統(tǒng)一考慮變壓器的變比，在幅度上統(tǒng)一折算，在svg基本控制算法策略不變的情況下，通過(guò)該控制方法實(shí)現(xiàn)了svg算法的通用性，具有下述有益效果：1)充分考慮了svg應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)多種拓?fù)浣尤敕绞降那闆r，該控制方法適合多種組別的電壓器接入，適合星接和角接的主電路結(jié)構(gòu)；2)通過(guò)參數(shù)設(shè)置變壓器類(lèi)型和主電路結(jié)構(gòu)就可以實(shí)現(xiàn)該方法，大大增強(qiáng)了svg的通用性和環(huán)境適應(yīng)性；3)提高了svg的調(diào)試效率，降低了管理維護(hù)成本，svg的通用化設(shè)計(jì)減小了工程定制svg現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)的風(fēng)險(xiǎn)。

2、本發(fā)明基于相位變換的多拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下svg通用控制方法可應(yīng)用于多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括：1)星接svg直掛接入系統(tǒng)；2)角接svg直掛接入系統(tǒng)；3)星接svg經(jīng)yy12變壓器接入系統(tǒng)；4)星接svg經(jīng)dyn11變壓器接入系統(tǒng)；5)星接svg經(jīng)yd11變壓器接入系統(tǒng)，其中星接svg是指svg的a相、b相和c相橋臂共用中點(diǎn)呈星型，角接svg是指svg的a相、b相和c相橋臂首尾相接呈角接。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)的星接svg經(jīng)yd11變壓器接入系統(tǒng)示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例方法的基本原理示意圖。

圖3為現(xiàn)有技術(shù)的星接svg的原理示意圖。

圖4為現(xiàn)有技術(shù)的角接svg的原理示意圖。

圖5為現(xiàn)有技術(shù)的星接svg經(jīng)yy12變壓器接入系統(tǒng)示意圖。

圖6為現(xiàn)有技術(shù)的星接svg經(jīng)dyn11變壓器接入系統(tǒng)示意圖。

具體實(shí)施方式

下文將以圖1中的星接svg經(jīng)yd11變壓器接入系統(tǒng)為例，對(duì)本實(shí)施例基于相位變換的多拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下svg通用控制方法進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。參見(jiàn)圖1中的星接svg經(jīng)yd11變壓器接入系統(tǒng)，星接svg的a、b、c三個(gè)橋臂的一端分別與變壓器副邊的三個(gè)端子相連，三個(gè)橋臂的另一端連接在一起。svg裝置采集的模擬量包括：變壓器原邊的三相系統(tǒng)線電壓，三相系統(tǒng)電流，三相負(fù)荷電流，svg裝置輸出的三相電流。svg工作在負(fù)荷補(bǔ)償模式時(shí)，如圖2所示，本實(shí)施例基于相位變換的多拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下svg通用控制方法的實(shí)施步驟包括：

1)接入方式設(shè)置主電路設(shè)置：設(shè)置主電路結(jié)構(gòu)的接入方式；

2)裝置電流相位變換：針對(duì)svg進(jìn)行電流采樣，根據(jù)主電路結(jié)構(gòu)的接入方式將采樣得到的三相裝置電流相位變換到高壓側(cè)；

3)同步電壓相位變換：進(jìn)行系統(tǒng)電壓采樣，將采樣得到的系統(tǒng)線電壓作為同步變換電壓基準(zhǔn)計(jì)算同步角；

4)負(fù)荷電流相位變換：針對(duì)svg進(jìn)行負(fù)荷電流采樣，根據(jù)主電路結(jié)構(gòu)的接入方式將采樣得到的三相負(fù)荷電流變換到與三相裝置電流相位同一個(gè)基準(zhǔn)；

5)同步計(jì)算和控制：對(duì)變換后的負(fù)荷電流，以所述同步角計(jì)算需要補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功分量，并根據(jù)同步角變換生成三相參考電流；

6)瞬時(shí)電流控制：在得到三相參考電流的基礎(chǔ)上，根據(jù)主電路結(jié)構(gòu)的接入方式選擇采用零序電壓或零序電流控制svg的相間平衡，得到用于控制svg的相間平衡的三相參考電壓；

7)參考電壓這算及歸一化處理：對(duì)三相參考電壓進(jìn)行歸一化折算得到歸一化的參考電壓；

8)載波移相pwm：將歸一化的參考電壓進(jìn)行載波移相比較后得到用于控制功率模塊的脈沖信號(hào)，將脈沖信號(hào)輸出值svg的功率模塊。

本實(shí)施例中，步驟1)設(shè)置主電路結(jié)構(gòu)的接入方式時(shí)，具體設(shè)計(jì)界面參數(shù)可設(shè)置變壓器接入方式，可選直掛、yy升壓、dyn11，yd11；設(shè)計(jì)界面參數(shù)可設(shè)置主電路結(jié)構(gòu)：可選星接、角接。通過(guò)參數(shù)設(shè)置讓svg工作在不同的模式下。

本實(shí)施例中，步驟2)中根據(jù)主電路結(jié)構(gòu)的接入方式將采樣得到的三相裝置電流相位變換到高壓側(cè)時(shí)，如果主電路結(jié)構(gòu)的接入方式為星接svg經(jīng)dyn11變壓器或yd11變壓器接入系統(tǒng)，則根據(jù)式(1)將采樣得到的三相裝置電流相位變換到高壓側(cè)，否則采樣得到的三相裝置電流相位和高壓側(cè)相位相同且無(wú)需轉(zhuǎn)換；所述星接svg是指svg的a相、b相和c相橋臂共用中點(diǎn)呈星型，如圖3所示；

式(1)中，ia0、ib0、ic0是進(jìn)行svg電流采樣得到的三相裝置電流，ia、ib、ic是svg相位變換到高壓側(cè)后的三相裝置電流。在幅度上統(tǒng)一折算時(shí)，采用裝置額定電壓與接入電壓的比值統(tǒng)一處理，若裝置為直掛，則額定電壓與接入電壓一致；若裝置為采用連接變壓器接入，則再將裝置電流除以接入電壓與裝置額定電壓的比值。

本實(shí)施例中，根據(jù)不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將同步電壓變換為與svg裝置輸出電壓的相同相位。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)星接svg經(jīng)dyn11或yd11變壓器接入系統(tǒng)，或svg角接時(shí)，采用線電壓作為同步電壓基準(zhǔn)；當(dāng)星接svg直掛或經(jīng)yy變壓器接入系統(tǒng)時(shí)，采用相電壓作為同步電壓基準(zhǔn)。本實(shí)施例中，步驟4)中根據(jù)主電路結(jié)構(gòu)的接入方式將采樣得到的三相負(fù)荷電流變換到與三相裝置電流相位同一個(gè)基準(zhǔn)時(shí)，如果主電路結(jié)構(gòu)的接入方式為星接svg經(jīng)dyn11變壓器或yd11變壓器接入系統(tǒng)時(shí)，則根據(jù)式(2)將采樣得到的三相負(fù)荷電流變換到與三相裝置電流相位同一個(gè)基準(zhǔn)；否則，采樣得到的負(fù)荷電流變換到與三相裝置電流相位基準(zhǔn)相同無(wú)需轉(zhuǎn)換；所述星接svg是指svg的a相、b相和c相橋臂共用中點(diǎn)呈星型，如圖3所示；角接svg是指svg的a相、b相和c相橋臂首尾相接呈角接，如圖4所示；

式(2)中，ila0、ilb0和ilc0是針對(duì)svg進(jìn)行負(fù)荷電流采樣得到的三相負(fù)荷電流，ila、ilb和ilc是變換到與三相裝置電流相位同一個(gè)基準(zhǔn)后的三相負(fù)荷電流。系統(tǒng)電流減去變換后的裝置電流，可以得到等效的負(fù)荷電流；將該負(fù)荷電流進(jìn)行變換，再以得到的同步電壓為基準(zhǔn)進(jìn)行分解，可得到svg需要補(bǔ)償?shù)呢?fù)荷無(wú)功、負(fù)序和諧波分量。

本實(shí)施例中，步驟6)中的詳細(xì)步驟包括：

6.1)檢查主電路結(jié)構(gòu)的接入方式，如果主電路結(jié)構(gòu)的接入方式為星接svg經(jīng)dyn11或yd11變壓器接入系統(tǒng)，或svg角接時(shí)，跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟6.2)；如果主電路結(jié)構(gòu)的接入方式為星接svg直掛或經(jīng)yy變壓器接入系統(tǒng)時(shí)，跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟6.3)；

6.2)計(jì)算用于控制svg的相間平衡的零序電流，將得到的零序電流疊加在三相參考電流中，然后將疊加零序電流后的三相參考電流和相位變換到高壓側(cè)的三相裝置電流進(jìn)行瞬時(shí)電流跟蹤，得到用于控制svg的相間平衡的三相參考電壓；跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟7)；

6.3)計(jì)算用于控制svg的相間平衡的零序電壓，將得到的零序電壓疊加在三相參考電壓中，得到用于控制svg的相間平衡的三相參考電壓；跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟7)。

本實(shí)施例中，根據(jù)不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，選擇采用零序電壓或零序電流的方法控制svg的相間平衡。當(dāng)星接svg經(jīng)dyn11或yd11變壓器接入系統(tǒng)，或svg角接時(shí)，在參考電壓中加入零序電流；當(dāng)星接svg直掛或經(jīng)yy變壓器接入系統(tǒng)時(shí)，在參考電壓中加入零序電壓。步驟6.2)中計(jì)算用于控制svg的相間平衡的零序電流的函數(shù)表達(dá)式如式(3)所示；

式(3)中，i0為用于控制svg的相間平衡的零序電流，pa、pb、pc分別為控制相間平衡時(shí)a、b、c三相各自所需的功率，urms為svg接入電壓的有效值。

本實(shí)施例中，步驟6.3)中計(jì)算用于控制svg的相間平衡的零序電壓的函數(shù)表達(dá)式如式(4)所示；

式(4)中，u0為用于控制svg的相間平衡的零序電壓，pa分別為控制相間平衡時(shí)a相所需的功率，ia為svg的a相輸出電流的幅度，為svg的a相輸出電流的相位，為零序電壓的相位。根據(jù)控制三相相間平衡各自所需的功率與三相輸出電流的相對(duì)關(guān)系而得到，目的是零序電壓與電流作用產(chǎn)生的功率與所需的功率抵消。

本實(shí)施例中，步驟7)對(duì)三相參考電壓進(jìn)行歸一化折算得到歸一化的參考電壓的函數(shù)表達(dá)式如式(5)所示；

式(5)中，uref為歸一化后的參考電壓，uref0為歸一化前的參考電壓，up為svg的裝置額定電壓，us為svg的裝置接入電壓，udc為svg的裝置直流側(cè)電壓。

當(dāng)svg采用其他主電路連接方式或通過(guò)其他變壓器接線方式接入系統(tǒng)時(shí)，步驟同上，在電量變化時(shí)根據(jù)不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選擇不同的變換方式。

綜上所述，本實(shí)施例基于相位變換的多拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下svg通用控制方法根據(jù)不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將裝置電流從高壓側(cè)變換到低壓側(cè)，將負(fù)荷電流變換到裝置電流同相位基準(zhǔn)，將系統(tǒng)電壓同步變換為與裝置輸出電壓一致，根據(jù)不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選擇零序電壓或零序電流控制svg相間的直流電壓平衡，將參考電壓進(jìn)行歸一化處理，可設(shè)置不同的接入方式和主電路結(jié)構(gòu)。該通用控制方法所適應(yīng)的多拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括：1)星接svg直掛接入系統(tǒng)，如圖3所示；2)角接svg直掛接入系統(tǒng)，如圖4所示；3)星接svg經(jīng)yy12變壓器接入系統(tǒng)，如圖5所示；4)星接svg經(jīng)dyn11變壓器接入系統(tǒng)，如圖6所示；5)星接svg經(jīng)yd11變壓器接入系統(tǒng)。本發(fā)明的有益效果是：1)充分考慮了svg應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)多種拓?fù)浣尤敕绞降那闆r，該控制方法適合多種組別的電壓器接入，適合星接和角接的主電路結(jié)構(gòu)；2)通過(guò)參數(shù)設(shè)置變壓器類(lèi)型和主電路結(jié)構(gòu)就可以實(shí)現(xiàn)該方法，大大增強(qiáng)了svg的通用性和環(huán)境適應(yīng)性；3)提高了svg的調(diào)試效率，降低了管理維護(hù)成本，svg的通用化設(shè)計(jì)減小了工程定制svg現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)的風(fēng)險(xiǎn)。本實(shí)施例基于相位變換的多拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下svg通用控制方法為svg在多種主接線方式和主電路結(jié)構(gòu)下提供了一種通用的控制方法，增強(qiáng)了svg的適用性，提高了調(diào)試效率。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。