一種svg并聯運行裝置及控制方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于電力電子控制技術領域，具體是一種用于靜止無功發生器(SVG)并聯運行的裝置及控制方法。
【背景技術】
[0002]隨著電力電子技術的發展，供電系統的要求越來越高，很多負載和元件都會消耗無功功率，而針對電能質量來說，要對系統的電壓平衡進行保持，必須要有能補償無功功率的補償裝置。作為FACTS(柔性交流輸電系統)的核心設備和技術之一的SVG可以快速調節交流電網的無功，對沖擊性無功、靜態無功還有在欠壓條件的無功也同樣有非常有效的調節能力，并且具有電壓調整、諧波抑制等作用，是穩定電壓和提高功率因數的理想選擇。但隨著SVG的發展，我們不斷發現單機SVG的容量總是有限的。眾所周知，電力電子器件隨著容量的增大其所允許的開關頻率就會越低，而較低的開關頻率又直接影響無功補償的效果，所以將SVG應用在大容量無功補償時就面臨著開關頻率和容量之間的矛盾。如果要補償的容量大于SVG的容量，那么單個SVG就無法完全補償，進而無法達到補償效果。
[0003]要解決大容量SVG所使用的開關器件在容量和開關頻率之間的矛盾，目前常采用器件串并聯技術和多重化技術。但由于串并聯器件之間存在均壓和均流問題，使主電路的可靠性降低；而多重化技術的共同特點都是由一個統一的控制系統來協調各模塊的工作，其中一個模塊出現故障將直接影響整個補償裝置的運行。
【發明內容】
[0004]技術問題:本發明的目的是克服已有技術中的不足，提供一種SVG并聯運行裝置及控制方法。
[0005]技術方案:本發明涉及一種SVG并聯運行控制裝置，該裝置包括:主機SVGJAWSVG以及并聯于母線上的同步變壓器和電流互感器；主機SVG包括數字信號處理器DSPJl場可編程門陣列FPGA、A/D采樣模塊、鎖相環模塊、供電模塊和人機界面；DSP通過A/D數模轉換器采樣電網電壓和負載電流，經過PI調節器和PWM發生器產生PWM調制指令，FPGA模塊輸送PWM調制指令給IGBT，最終改變逆變器的輸出電壓幅值和相位；主機SVG和各從機SVG通過CAN總線相連并互相傳輸無功信息，從而實現閉環控制。
[0006]主機SVG采用雙閉環控制方法，即電壓外環和電流內環控制，該雙閉環控制方法具體步驟如下:
[0007]A.根據無功補償容量設置給定Udc*大小，將電壓傳感器并聯于直流母線側，采樣直流母線電壓，傳遞系統電壓實際值。
[0008]B.將給定電壓和實際電壓大小比較作差，通過PI調節器輸出作為有功電流的給定值，使系統在補償無功功率的同時，電網給其提供一部分有功能量以補償系統中的有功損耗。
[0009]C.通過并聯于電網側和負載側的電流互感器，將采樣的電流值通過坐標變換得到有功電流和無功電流值。
[0010]D.有功電流和無功電流經過前饋解耦以及PI調節，得到SVPWM調制指令電壓，從而實現對系統有功電流和無功電流的單獨控制。
[0011 ] 從機SVG通過CAN總線接收到主機SVG輸出的補償電流波形數據后控制輸出相應的電流，最終完成整個SVG并聯運行裝置的補償功能。
[0012]綜上所述，本發明具有以下有益效果:
[0013]1.本發明中主機SVG采用雙閉環控制，即保證SVG補償的無功電流與其指令電流信號之間保持良好的跟隨性，使系統電流中的無用分量接近于零，達到較好補償效果。
[0014]2.本發明中從機SVG與主機SVG通過CAN總線通訊，根據主機SVG分配待補償電流，當從機SVG發生故障時，主機SVG將分配下一個從機SVG控制器，從而提高了整個SVG并聯運行裝置的利用率。
[0015]3.本發明中采用獨立的供電系統，使整個SVG并聯控制系統不受故障影響，當裝置出現故障時，人機界面會及時顯示從機SVG故障信息，提高了整個電網系統運行的可靠性和安全性。
[0016]優點:本發明SVG并聯運行裝置具有良好的無功補償效果和動態性能，能夠解決開關頻率與容量之間的矛盾，使單臺SVG設備的容量增加，成本大大降低。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明的主從控制結構圖。
[0018]圖2為本發明SVG并聯系統總體結構圖。
[0019]圖3為本發明主從電流并聯控制的SVG模塊控制系統圖。
[0020]圖4為本發明主機SVG并聯運行的控制流程圖。
[0021]圖5為本發明從機SVG并聯運行的控制流程圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖以及實施例進一步說明本發明的技術方案。
[0023]附圖1所示為本發明實施例的主從控制結構圖，主機SVG和從機SVG分別單獨并聯接到母線上，通過CT的二次側接入各裝置，各裝置之間由通訊線連接，實現閉環控制。
[0024]附圖2所示為本發明SVG并聯系統總體結構圖，本實施例包括:主機SVGJAW SVG以及并聯于母線上的同步變壓器和電流互感器；主機SVG包括數字信號處理器DSP、現場可編程門陣列FPGA、A/D采樣模塊、鎖相環模塊、供電模塊和人機界面；DSP通過A/D數模轉換器采樣電網電壓和負載電流，經過PI調節器和PWM發生器產生PWM調制指令，FPGA模塊輸送PWM調制指令給IGBT，最終改變逆變器的輸出電壓幅值和相位。
[0025]附圖3所示為本發明主從電流并聯控制的SVG模塊控制系統圖，SVG控制系統首先設定無功總電流，再由主機SVG分配總的無功電流，各從機SVG待主機SVG發出待補償的無功電流指令；當從機SVG發生故障時，主機SVG會及時發出故障信號，并重新向從機SVG發出補償無功指令；當主機發生故障時，從機SVG會自動均分電流，即防止因主機SVG的故障而影響整個SVG系統裝置故障。
[0026]所述的主機SVG采用雙閉環控制方法，即電壓外環和電流內環控制，該雙閉環控制方法具體步驟如下:
[0027]A.根據無功補償容量設置給定Udc*大小，將電壓傳感器并聯于直流母線側，采樣直流母線電壓，傳遞系統電壓實際值。
[0028]B.將給定電壓和實際電壓大小比較作差，通過PI調節器輸出作為有功電流的給定值，使系統在補償無功功率的同時，電網給其提供一部分有功能量以補償系統中的有功損耗。
[0029]C.通過并聯于電網側和負載側的電流互感器，將采樣的電流值通過坐標變換得到有功電流和無功電流值。
[0030]D.有功電流和無功電流經過前饋解耦以及PI調節，得到SVPWM調制指令電壓，從而實現對系統有功電流和無功電流的單獨控制。
[0031 ] 所述的從機SVG通過CAN總線接收到主機SVG輸出的補償電流波形數據后控制輸出相應的電流，最終完成整個SVG并聯運行裝置的補償功能。
[0032]附圖4所示為本發明主機SVG并聯運行的控制流程圖，主機SVG經Α/D采樣三相電壓、電流及直流側電壓，并判斷其是否過壓過流，根據電流計算及電壓外環PI控制，將參考信息寫入CAN發送郵箱并發送至從機SVG，最后根據電流PI控制并發送SVPWM脈沖控制IGBT通斷。
[0033]附圖5所示為本發明從機SVG并聯運行的控制流程圖，從機SVG經Α/D采樣三相電壓、電流及直流側電壓，并判斷其是否過壓過流，根據電流計算及電壓外環PI控制，將接收郵箱接收到的主機SVG數據賦值給參考信號，最后根據電流PI控制并發送SVPWM脈沖控制IGBT通斷。
[0034]本實施例中主機SVG采用雙閉環控制，即保證SVG補償的無功電流與其指令電流信號之間保持良好的跟隨性，使系統電流中的無用分量接近于零，達到較好補償效果；從機SVG與主機SVG通過CAN總線通訊，根據主機SVG分配待補償電流，當從機SVG發生故障時，主機SVG將分配下一個從機SVG控制器，從而提高了整個SVG并聯運行裝置的利用率。
[0035]本實施例中采用獨立的供電系統，使整個SVG并聯控制系統不受故障影響，當裝置出現故障時，人機界面會及時顯示從機SVG故障信息，提高了整個電網系統運行的可靠性和安全性。
[0036]以上所述僅為本發明的一種實施方式，本領域的技術人員在不脫離本發明的公開范圍內，仍可作一些修改，故本發明的權利保護范圍以權利要求書限定的范圍為準。
【主權項】
1.一種SVG并聯運行裝置及控制方法，其特征在于，該裝置包括:主機SVG、從機SVG以及并聯于母線上的同步變壓器和電流互感器；主機SVG包括數字信號處理器DSP、現場可編程門陣列FPGA、A/D采樣模塊、鎖相環模塊、供電模塊和人機界面；DSP通過A/D數模轉換器采樣電網電壓和負載電流，經過PI調節器和PWM發生器產生PWM調制指令，FPGA模塊輸送PWM調制指令給IGBT，最終改變逆變器的輸出電壓幅值和相位；主機SVG和各從機SVG通過CAN總線相連并互相傳輸無功信息，從而實現閉環控制。
2.根據權利要求1所述的一種SVG并聯運行裝置的控制方法，其特征是:所述的主機SVG采用雙閉環控制方法，其具體步驟如下: A.根據無功補償容量設置給定Ud/大小，將電壓傳感器并聯于直流母線側，采樣直流母線電壓，傳遞系統電壓實際值； B.將給定電壓和實際電壓大小比較作差，通過PI調節器輸出作為有功電流的給定值，使系統在補償無功功率的同時，電網給其提供一部分有功能量以補償系統中的有功損耗； C.通過并聯于電網側和負載側的電流互感器，將采樣的電流值通過坐標變換得到有功電流和無功電流值； D.有功電流和無功電流經過前饋解耦以及PI調節，得到SVPWM調制指令電壓，從而實現對系統有功電流和無功電流的單獨控制。
3.根據權利要求1所述的一種SVG并聯運行裝置的控制方法，其特征是:所述的從機SVG通過CAN總線接收到主機SVG輸出的補償電流波形數據后控制輸出相應的電流，最終完成整個SVG并聯運行裝置的補償功能。
【專利摘要】本發明公開一種SVG并聯運行裝置及控制方法，屬于電力電子技術控制領域。該控制系統裝置包括：主機SVG，從機SVG以及并聯于母線上的同步變壓器和電流互感器；主機SVG包括數字信號處理器DSP、現場可編程門陣列FPGA、AD采樣模塊、鎖相環模塊、供電模塊和人機界面；DSP通過AD數模轉換器采樣電網電壓和負載電流，經過PI調節器和PWM發生器產生PWM調制指令，FPGA模塊輸送PWM調制指令給IGBT，最終改變逆變器的輸出電壓幅值和相位；主機SVG和各從機SVG通過CAN總線相連并互相傳輸無功信息，從而實現閉環控制。本發明無需均流控制電路，控制簡單，有較好的穩定度和控制精度，動態性能良好，能夠容易實現無功功率的控制和分配。
【IPC分類】H02J3-18
【公開號】CN104810838
【申請號】CN201510230566
【發明人】蒯松巖, 孫文兵, 衡鳳平, 崔鑫
【申請人】中國礦業大學
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年5月7日