鏈?zhǔn)絪vg裝置補償不平衡負荷的控制電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型設(shè)及一種鏈?zhǔn)絊VG裝置補償不平衡負荷的控制電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的SVG裝置具有體積小、模塊化結(jié)構(gòu)生產(chǎn)和容易實現(xiàn)冗余控制等優(yōu)點， 當(dāng)前高壓大容量無功補償越來越多采用運種結(jié)構(gòu)的SVG裝置。
[0003] 現(xiàn)有的SVG主要是通過正序解禪控制電路和負序解禪控制電路來補償S相不平 衡負荷；其中，正序解禪控制電路，用于產(chǎn)生SVG的基波正序電壓的脈沖信號；負序解禪控 制電路，用于產(chǎn)生SVG的基波負序電壓的脈沖信號，再通過一疊加電路將兩個脈沖信號疊 加后輸出給H橋鏈節(jié)的IGBT模塊，從而達到補償不平衡負荷的目的。
[0004] 然而，鏈?zhǔn)絊VG的各相包含多個H橋鏈節(jié)，各H橋鏈節(jié)的直流電容相互獨立，鏈節(jié) 差異性和觸發(fā)脈沖延時等因素導(dǎo)致鏈節(jié)直流側(cè)電壓不平衡，H橋鏈節(jié)直流側(cè)電壓的平衡控 制是鏈?zhǔn)絊VG裝置的一個關(guān)鍵控制技術(shù)。
[0005] S相不平衡負荷（電弧爐負荷）不僅會給電網(wǎng)的運行帶來不良影響，同時也會給 接入該電網(wǎng)中的其他用電設(shè)備帶來一些不良的影響。為了補償S相不平衡負荷，在鏈?zhǔn)絊VG 裝置中增加補償不平衡負荷的控制功能，采取使用SVG裝置來補償S相不平衡負荷的方 案。 【實用新型內(nèi)容】
[0006] 為克服上述缺陷，本實用新型的目的在于提供一種成本低、跟蹤精度高，系統(tǒng)可靠 性高，抗干擾能力強的鏈?zhǔn)絊VG裝置補償不平衡負荷的控制電路。
[0007] 為達到上述目的，本實用新型的鏈?zhǔn)絊VG裝置補償不平衡負荷的控制電路，包括： 正序解禪控制電路，用于產(chǎn)生SVG的基波正序電壓的脈沖信號；負序解禪控制電路，用于產(chǎn) 生SVG的基波負序電壓的脈沖信號，W及一信號疊加電路，用于將正序解禪控制電路和負 序解禪控制電路產(chǎn)生的脈沖信號疊加后輸出；還包括一個用于產(chǎn)生負序電壓值脈沖信號的 負序電壓注入電路，所述的負序電壓注入電路產(chǎn)生的脈沖信號輸出到信號疊加電路，所述 的信號疊加電路將正序解禪控制電路、負序解禪控制電路W及負序電壓注入電路產(chǎn)生的脈 沖信號疊加后輸出。
[0008] 優(yōu)選地，所述的負序電壓注入電路包括：
[0009] 采集單元，用于采集SVG的相間直流側(cè)電壓；
[0010] 比較單元，用于將采集單元依據(jù)采集到的相間直流側(cè)電壓與預(yù)定電壓比較；
[0011] 計算單元，依據(jù)比較單元輸出的結(jié)果計算所需注入負序電壓的脈沖控制信號。
[0012] 優(yōu)選地，所述的采集單元、比較單元和/或計算單元是采用下述之一元件制成： FPGA、MPU。
[0013] 本實用新型的鏈?zhǔn)絊VG裝置補償不平衡負荷的控制電路，通過在SVG裝置中注入 負序電壓實現(xiàn)SVG相間直流側(cè)電壓均衡控制；引入正序解禪控制電路和負序解禪控制電 路，從而實現(xiàn)對正序和負序電流的獨立控制。本實用新型通過軟件程序即可實現(xiàn)，無需增設(shè) 額外電路和設(shè)備，降低了系統(tǒng)成本，有效補償=相不平衡負荷，跟蹤精度高，系統(tǒng)可靠性高， 抗干擾能力強，有利于工程應(yīng)用。
【附圖說明】
[0014] 圖1是本實用新型適用于鏈?zhǔn)絊VG主電路結(jié)構(gòu)圖
[0015] 圖2是本實用新型對鏈?zhǔn)絊VG控制量轉(zhuǎn)換框圖
[0016] 圖3是本實用新型對鏈?zhǔn)絊VG補償不平衡負荷的控制電路框圖
【具體實施方式】
[0017] 本實用新型主要用于鏈?zhǔn)絊VG補償不平衡負荷的控制，鏈?zhǔn)絊VG主電路拓撲結(jié)構(gòu) 如圖1所示，各相由n個H橋單元級聯(lián)而成，對應(yīng)的電抗為L&、Le和L。電網(wǎng)側(cè)電壓為UsA、Use 和Use，SVG的輸出電壓為Ua、Ub和UC。
[0018] 理想情況下SVG的輸出電壓僅為正序電壓，為均衡控制SVG裝置相間直流側(cè)電壓 而增加負序電壓，所WSVG的輸出電壓表達式可設(shè)為：
[0020] (1)式中：Upm為SVG輸出的正序電壓的幅值；Unim和a。1為注入負序電壓的幅值和 相角，U"2m和a。2為不平衡補償負序電壓的幅值和相角。
[002U鏈?zhǔn)絊VG中不會產(chǎn)生零序電流，SVG流過的電流在不考慮諧波電流的情況下有正 序基波電流和負序基波電流，其表達式可設(shè)為：
陽02引 似式中Jpm和0P為SVG輸出正序電流的幅值和相角，Inm和Pn為SVG輸出負序 電流的幅值和相角。
[0024] 圖2所示為鏈?zhǔn)絊VG控制量轉(zhuǎn)換框圖，S相網(wǎng)側(cè)電壓u,A、11,8和U.C經(jīng)基波正序dq 變換，d軸變量低通濾波后的直流量為&dp，q軸變量低通濾波后的直流量為&qp，=相網(wǎng)側(cè) 電壓經(jīng)基波負序dq變換，d軸變量低通濾波后的直流量為&d。，q軸變量低通濾波后的直流 量為相負載電流iU、和Ue經(jīng)基波正序dq變換，q軸變量低通濾波后的直流量為 4，S相負載電流經(jīng)基波負序dq變換，d軸變量低通濾波后的直流量為4，q軸變量低通 濾波后的直流量為每,；S相SVG電流i,、ie和ie經(jīng)基波正序dq變換，d軸變量低通濾波后 的直流量為Idp,q軸變量低通濾波后的直流量為Iqp,S相網(wǎng)側(cè)電壓經(jīng)基波負序d，q變換，d軸變量低通濾波后的直流量為Id。，q軸變量低通濾波后的直流量為Iq。； 陽O巧]如圖3所示，
[00%] 本實用新型通過采集單元檢測各相直流側(cè)電壓，并通過比較單元將采集到各相 直流側(cè)電壓與預(yù)定的電壓值Ifdc比較，并通過計算單元計算各相直流側(cè)電壓的平均值
經(jīng)比例積分PI調(diào)節(jié)器，所得結(jié)果為Pa、Pe和P。表達式為（3)式。
[00測其中K。為PI調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)，K。為PI調(diào)節(jié)器的積分系數(shù)。
[0029]SVG輸出的注入負序電壓計算如下：
[0030]已知SVG的立相電壓和電流，SVG的；相有功功率為Pa、Pe和P。其表達式如下所 示：
陽03引將（1)式和似式代入（4)式，經(jīng)整理得：

[0036]SVG的平均功車戶為總功率除W 3,其表達式為：
[00測 由妨式和（6)式推導(dǎo)可得：
W40] 設(shè)式（9)的等號右邊的項等于h，則由（9)式計算注入負序電壓的初相位〇。1
CIO)
[0042]由（5)式推導(dǎo)可得注入負序電壓的幅值U"im:
W44]由IU和a。河計算得到注入負序電壓的立相電壓為U。14、UniB和U"ic。 W45] 由做式可推導(dǎo)出SVG的正序有功電流4。
[0047] 正序解禪控制電路
[0048] 正序解禪控制電路的算法公式為
[0050] 其中Kzp為PI調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)，K21為PI調(diào)節(jié)器的積分系數(shù)。由正序解禪控制 電路的算法公式求得tC和t/；，對￡4和t/；進行反變換，得到正序基波電壓UpA、Upe和UPC。
[0051] 負序解禪控制電路
[0052] 負序解禪控制電路的算法公式為
[0054] 其中Ksp為PI調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)，Ksi為PI調(diào)節(jié)器的積分系數(shù)。由負序解禪控制電 路的算法公式求得(64郝tC，對II；濟￡4進行反變換，得到負序基波電壓U"2A、U"2B和U"2C。
[0055]正序基波電壓、注入負序電壓和負序基波電壓疊加得到SVG各相調(diào)制電壓Ua= UpA+UnlA+UnM、叫二UpB+UnlB+UnZB和UC=Upc+Unlc+UnZC。
[0056]W上，僅為本實用新型的較佳實施例，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任 何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型掲露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替 換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍內(nèi)。因此，本實用新型的保護范圍應(yīng)該W權(quán)利要求所 界定的保護范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1. 一種鏈?zhǔn)絊VG裝置補償不平衡負荷的控制電路，包括： 正序解耦控制電路，用于產(chǎn)生SVG的基波正序電壓的脈沖信號； 負序解耦控制電路，用于產(chǎn)生SVG的基波負序電壓的脈沖信號； 以及一信號疊加電路，用于將正序解耦控制電路和負序解耦控制電路產(chǎn)生的脈沖信號 疊加后輸出； 其特征在于：還包括一個用于產(chǎn)生負序電壓值脈沖信號的負序電壓注入電路，所述的 負序電壓注入電路產(chǎn)生的脈沖信號輸出到信號疊加電路，所述的信號疊加電路將正序解耦 控制電路、負序解耦控制電路以及負序電壓注入電路產(chǎn)生的脈沖信號疊加后輸出。2. 如權(quán)利要求1所述的鏈?zhǔn)絊VG裝置補償不平衡負荷的控制電路，其特征在于： 所述的負序電壓注入電路包括： 采集單元，用于采集SVG的相間直流側(cè)電壓； 比較單元，用于將采集單元依據(jù)采集到的相間直流側(cè)電壓與預(yù)定電壓比較； 計算單元，依據(jù)比較單元輸出的結(jié)果計算所需注入負序電壓的脈沖控制信號。3. 如權(quán)利要求2所述的鏈?zhǔn)絊VG裝置補償不平衡負荷的控制電路，其特征在于：所述 的采集單元、比較單元和/或計算單元是采用下述之一元件制成：FPGA、MPU。
【專利摘要】本實用新型公開了一種鏈?zhǔn)絊VG裝置補償不平衡負荷的控制電路，為解決現(xiàn)有技術(shù)中三相不平衡控制難的問題而發(fā)明。該補償不平衡負荷的控制電路主要包括負序電壓注入電路、正序解耦控制電路和負序解耦控制電路。負序電壓注入電路通過對SVG的相間直流側(cè)電壓控制，計算出需要注入的負序電壓值；正序解耦控制電路用于對SVG的基波正序電流的控制，主要補償無功電流和SVG消耗的有功電流；負序解耦控制電路用于對SVG的基波負序電流的控制，補償負載的負序電流。本實用新型補償不平衡負荷的控制電路能夠有效補償三相不平衡負荷，跟蹤精度高，抗干擾能力強，提高裝置的穩(wěn)定性和可靠性。
【IPC分類】H02J3/18
【公開號】CN204992593
【申請?zhí)枴緾N201520486171
【發(fā)明人】姚自立, 郭智文
【申請人】中冶華天工程技術(shù)有限公司
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年7月6日