專利名稱：電力傳輸網(wǎng)中的電壓控制裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制與多相電力傳輸網(wǎng)相連的無功電功率補(bǔ)償器的裝置以及用于這種控制的方法。
背景技術(shù)：
靜止無功功率補(bǔ)償器(靜止無功補(bǔ)償器-SVC)傳統(tǒng)上作為一種迅速控制電壓的工具用于高壓電力傳輸網(wǎng)，這種補(bǔ)償器連接到網(wǎng)絡(luò)、具體來講是其中網(wǎng)絡(luò)薄弱的節(jié)點(diǎn)中。
一本期刊中標(biāo)題為“功率流的靜止無功補(bǔ)償器模型和動(dòng)態(tài)性能仿真”的文章(IEEE Special Stability Contro1s Working Group.IEETransactions on Power Systems，第9卷第1期，1994年2月，第229-240頁)中描述了各種用于此目的的補(bǔ)償器及其控制系統(tǒng)。
作為這種補(bǔ)償器的示例，上述文章中除了提及其它，還提到了晶閘管控制電抗器(TCR)，但近年來還使用了基于電壓源轉(zhuǎn)換器(VSC)的補(bǔ)償器。
晶閘管控制電抗器使得能夠控制無功功率的消耗，它包括與可控半導(dǎo)體閥串聯(lián)的感性元件、電抗器。可控半導(dǎo)體閥包括兩個(gè)反向并行連接的可控半導(dǎo)體，通常是晶閘管。通過對(duì)這種半導(dǎo)體進(jìn)行相角控制，也就是說，通過控制它們相對(duì)于交流電網(wǎng)電壓的相位的開啟角，就可以控制電抗器的電納，從而控制其無功功率消耗。
對(duì)于晶閘管控制電抗器的一般描述，參考ke Ekstrm的“HighPower Electronics HVDC and SVC”(Stockholm，1990年6月)，具體參考1-32至1-33以及10-8至10-12頁。
晶閘管控制電抗器可以只消耗無功功率，因此，基于這種技術(shù)的補(bǔ)償器通常包括產(chǎn)生無功功率的裝置。這種裝置一般包括一個(gè)或多個(gè)互相并聯(lián)的濾波器，每個(gè)濾波器實(shí)質(zhì)上包括與容性元件串聯(lián)的感性元件，并且調(diào)諧到交流電網(wǎng)的標(biāo)稱頻率的一個(gè)或多個(gè)選定的倍數(shù)，但在很多情況下還包括逐步相連的電容器組。
補(bǔ)償器中的高功率的元件，例如晶閘管控制電抗器和上述產(chǎn)生無功功率的裝置，通常連接到中壓(一般是15-30kV)的母線，該母線通過變壓器連接到傳輸網(wǎng)中的高壓(一般是130-800kV)節(jié)點(diǎn)。
控制系統(tǒng)是基于通常在連接補(bǔ)償器的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行的傳輸網(wǎng)中電壓的檢測(cè)，并且包括用于使該電壓保持恒定的電壓控制器，這通常利用取決于流經(jīng)補(bǔ)償器的電流的內(nèi)建靜電，如上述文章中圖2所示。
電壓控制器通常具有積分特性，它根據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中某點(diǎn)提供的電壓參考值和網(wǎng)絡(luò)中檢測(cè)到的該電壓的同樣提供的實(shí)際值之差形成輸出信號(hào)。電壓控制器的輸出信號(hào)用作流經(jīng)補(bǔ)償器的無功功率流的參考值。在補(bǔ)償器包括晶閘管控制電抗器的那些情況中，電壓控制器的輸出信號(hào)可以輕易地變換成該晶閘管控制電抗器的電納參考值。
根據(jù)將參照下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的描述來較為詳細(xì)地介紹的現(xiàn)有技術(shù)，檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)中所有三相的電壓，由此將所檢測(cè)的三相電壓轉(zhuǎn)換到以網(wǎng)絡(luò)中角頻率旋轉(zhuǎn)的兩相坐標(biāo)系中。在這種坐標(biāo)系中，所檢測(cè)的三相電壓由電壓向量表示，在穩(wěn)定條件下，該電壓向量在所述旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中是固定的。此電壓向量的大小構(gòu)成提供給電壓控制器的實(shí)際電壓值。通過使這種旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系適當(dāng)同步，將檢測(cè)電壓轉(zhuǎn)化為向量，該向量在穩(wěn)定條件下僅有方向沿著坐標(biāo)系的一條軸的分量，下文稱此軸為q軸或橫軸，而沿著與q軸正交的軸的電壓分量長度為零，下文把與q軸正交的軸稱為d軸或縱軸。
然而，已經(jīng)證明，在補(bǔ)償器的額定功率與連接點(diǎn)處網(wǎng)絡(luò)的短路功率的相當(dāng)大的一部分(一般為25％或更多)對(duì)應(yīng)的情況下，如上所述的控制系統(tǒng)不能以令人滿意的方式控制所述電壓。通常，最低諧振頻率比系統(tǒng)頻率的兩倍還大，即，系統(tǒng)頻率為50Hz時(shí)大于100Hz，但是，在所述條件下，尤其是在長線路的情況下，對(duì)于某些電路結(jié)構(gòu)，諧振頻率可能接近系統(tǒng)頻率。這意味著，為了穩(wěn)定性的原因，必須減少電壓控制器的放大。
尤其是已經(jīng)證明，在電壓突變的情況下，例如為了將長線路接入網(wǎng)絡(luò)中而進(jìn)行切換操作時(shí)，在某些情況中會(huì)出現(xiàn)過電壓，隨之會(huì)有破壞與網(wǎng)絡(luò)相連的設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)。在連接點(diǎn)的電壓開始下降之后，連接長的空載線路就會(huì)導(dǎo)致過電壓，并持續(xù)相對(duì)長的一段時(shí)間。
克服這些問題的傳統(tǒng)方法是在電壓控制器中引入比例增益特性，這一般還必須與穩(wěn)定措施相結(jié)合，例如在控制器中引入差動(dòng)特性。然而，已經(jīng)證明這并不是合適的解決方案，尤其是在線路要連接到在不同切換時(shí)刻可能表現(xiàn)出不同電路結(jié)構(gòu)的傳輸網(wǎng)中的情況下，因?yàn)橐话銦o法找到在所有工作情況下都給出令人滿意的結(jié)果的控制器設(shè)置。
發(fā)明概述本發(fā)明的目的是提供一種實(shí)現(xiàn)對(duì)傳輸網(wǎng)、尤其是例如與切換操作相聯(lián)系的薄弱網(wǎng)絡(luò)中電壓的改進(jìn)控制的裝置以及用于這種控制的方法。
已經(jīng)證明，在上述這種網(wǎng)絡(luò)中電壓改變的情況下，上述旋轉(zhuǎn)兩相坐標(biāo)系中表示實(shí)際電壓值的電壓向量不僅呈現(xiàn)出大小上的變化，而且呈現(xiàn)出坐標(biāo)系中角位置的變化。在如上所述的特殊情況中，旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系同步、使得穩(wěn)定條件下的電壓向量僅具有方向沿著q軸的分量，則電壓向量在轉(zhuǎn)變期間表現(xiàn)出沿d軸的分量，一般是阻尼振蕩序列，在此期間沿d軸的分量還改變其方向。
根據(jù)本發(fā)明，隨旋轉(zhuǎn)兩相坐標(biāo)系中的電壓向量的角位置的上述變化而定，形成補(bǔ)償信號(hào)，而且，隨補(bǔ)償信號(hào)和電壓控制器的輸出信號(hào)而定，形成補(bǔ)償器的無功功率流的參考值，該電壓控制器以上述根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的方式通過負(fù)反饋根據(jù)電壓向量的大小來控制電壓。
如果補(bǔ)償器包括晶閘管控制電抗器，則根據(jù)補(bǔ)償器的無功功率流的參考值形成該晶閘管控制電抗器的符號(hào)相反的電納參考值。
通過以下描述和所附權(quán)利要求，本發(fā)明的其它有利的進(jìn)展將變得清楚明白。
特別是在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系同步、使得穩(wěn)定條件下的電壓向量僅有方向沿q軸的分量時(shí)，根據(jù)電壓向量沿d軸的分量有利地形成上述補(bǔ)償信號(hào)。
附圖簡述通過參照附圖描述各種實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作更為詳細(xì)的介紹，附圖都是示意性的，分別采取單線圖和框圖的形式，其中
圖1表示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)連接的具備靜止無功功率補(bǔ)償器的傳輸網(wǎng)的各部分；圖2表示用于根據(jù)圖1的補(bǔ)償器的根據(jù)本發(fā)明的控制系統(tǒng)的有利實(shí)施例；圖3表示與根據(jù)圖2的控制系統(tǒng)配合使用、具備晶閘管控制電抗器的靜止補(bǔ)償器；以及圖4表示與根據(jù)圖2的控制系統(tǒng)配合使用、具備電壓源轉(zhuǎn)換器的靜止補(bǔ)償器。
最佳實(shí)施例的描述以下描述同時(shí)涉及上述方法和裝置。上述裝置包括圖中以框圖表示的計(jì)算部件，應(yīng)當(dāng)理解，各框的輸入和輸出信號(hào)可能由信號(hào)或計(jì)算值構(gòu)成。因而信號(hào)和計(jì)算值在下面作同義使用。
為了不讓對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員不言自明的特性使說明變得累贅，一般對(duì)傳輸網(wǎng)中出現(xiàn)的涉及測(cè)量值和信號(hào)/計(jì)算值的各種電壓采用相同命名，這些命名與提供給將在下面描述的控制系統(tǒng)并在其中加以處理的這些量對(duì)應(yīng)。
不同圖中所用的相同標(biāo)號(hào)指的是同種部件。
圖1表示高壓傳輸網(wǎng)NW的一部分，例如傳輸線。用于補(bǔ)償無功功率的靜止補(bǔ)償器SVC通過變壓器T連接到傳輸網(wǎng)。該補(bǔ)償器具有處于中壓等級(jí)的母線MVB。傳輸網(wǎng)NW的電壓等級(jí)一般為130-800kV，母線MVB一般為15-30kV。
濾波設(shè)備F連接到母線MVB，該濾波設(shè)備可以已知的方式包括一個(gè)或通常若干個(gè)調(diào)諧濾波器。這些濾波器在系統(tǒng)頻率、通常是50或60Hz產(chǎn)生一定的無功功率，但除此以外，該濾波設(shè)備還可包括電容設(shè)備(未示出)，用于產(chǎn)生額外的無功功率。該濾波設(shè)備產(chǎn)生的無功功率用QF表示。
按照一些已知實(shí)施例設(shè)計(jì)的裝置1具有可控的無功功率消耗和/或無功功率產(chǎn)生，例如，如圖中所示，晶閘管控制電抗器還連接到母線MVB。無功功率QTCR流經(jīng)裝置1，并且無功功率QC從補(bǔ)償器流到網(wǎng)絡(luò)NW，QC是功率QF和QTCR之和，其中功率QTCR是負(fù)的。功率QTCR可根據(jù)控制設(shè)備2提供的參考值QCR來控制，而且，因?yàn)橛赡妇€MVB上的電壓確定濾波設(shè)備產(chǎn)生的功率QF，所以從補(bǔ)償器流入網(wǎng)絡(luò)的功率QC可通過控制設(shè)備來控制。
三相傳輸網(wǎng)中的電壓用V表示。網(wǎng)絡(luò)的三相用a、b和c表示，其相應(yīng)電壓表示為Va、Vb和Vc。這些電壓在圖中統(tǒng)一表示為電壓向量Vabc，它們由電壓測(cè)量裝置VSD檢測(cè)，并提供給控制設(shè)備2。V上的一劃在這里表示向量，而上標(biāo)a、b和c表示選定的參考系(這里為三相系統(tǒng))中的向量的分量。
圖2表示用于根據(jù)圖1的補(bǔ)償器的根據(jù)本發(fā)明的控制系統(tǒng)的有利實(shí)施例。作為介紹，首先描述各種參考系之間的若干變換，這些變換是本領(lǐng)域中公知的和常用的。
控制系統(tǒng)最好實(shí)現(xiàn)為在微計(jì)算機(jī)上執(zhí)行的軟件，并因此設(shè)計(jì)為采樣系統(tǒng)。為了實(shí)用的理由，三相電壓通過固定兩相αβ參考系變換成旋轉(zhuǎn)兩相dq參考系，并用這種旋轉(zhuǎn)兩相參考系表示。因此，穩(wěn)定條件下，三相電壓在dq參考系中由固定電壓向量表示，該向量的分量可以通過控制系統(tǒng)的傳統(tǒng)技術(shù)分別進(jìn)行信號(hào)處理。
這些變換在例如Anders Lindberg的“兩級(jí)和三級(jí)高功率電壓源變換器的PWM和控制”(Royal Institute of Technology，Department ofElectric Power Engineering，Stockholm 1995，appendix A)中詳細(xì)論述，這里只給出簡短概括。
一組三相量，例如在abc系統(tǒng)中表示的、一般分別命名為xa，xb，xc的電壓在αβ系統(tǒng)中由向量xαβ表示，其中，按定義x‾αβ=xα+jxβ=23(xα*ej0+xb*ej2π/3+xc*e-j2π/3)...(1)]]>用ω表示三相傳輸網(wǎng)的角頻率以及 和 向量xαβ變成 該向量在固定αβ參考系中長度為 以角頻率ω旋轉(zhuǎn)。
將向量xαβ變換到dq參考系中的向量xdq可以形式上表示為xdq＝xd+jxq＝xαβ*e-jξ(3)其中ξ＝ωt，則從等式(2)-(3)得出下式 該式表示一個(gè)向量，該向量在穩(wěn)定條件下在旋轉(zhuǎn)dq參考系中是固定的，并且具有相對(duì)于d軸方向的相位。
通過電壓測(cè)量裝置VSD(圖1)檢測(cè)的電壓向量Vabc提供給以某種實(shí)質(zhì)上已知的方式修改的第一變換部件3，以便執(zhí)行根據(jù)上述表達(dá)式(1)的變換。其輸出信號(hào)則構(gòu)成電壓向量Vαβ，該向量與傳輸網(wǎng)中的電壓V對(duì)應(yīng)，但表示在αβ參考系中。
電壓向量Vαβ提供給以某種實(shí)質(zhì)上已知的方式修改的計(jì)算部件4，以便從所提供的電壓向量中分離出其正序分量并只轉(zhuǎn)發(fā)此分量。
對(duì)如何進(jìn)行這種分離的描述不在本說明書的范圍之內(nèi)，利用框圖所作的如何進(jìn)行這種分離的詳細(xì)描述在上述Anders Lindberg的文章中第81-84頁給出。電壓向量Vαβ的正序分量在圖2中用Vpsαβ表示，它由計(jì)算部件4轉(zhuǎn)發(fā)，提供給以某種實(shí)質(zhì)上已知的方式修改的第二變換部件5，以執(zhí)行根據(jù)上述表達(dá)式(3)的變換。在該變換部件中，由此創(chuàng)建表示傳輸網(wǎng)中電壓V的電壓向量Vdq的兩個(gè)分量Vd和Vq，電壓V在以角頻率ω旋轉(zhuǎn)并且由此變換部件來定義的dq參考系中被表示成互相正交的兩個(gè)分量。下面稱為縱向分量的分量Vd是電壓向量沿d軸的分量，而下面稱為橫向分量的分量Vq是電壓向量沿q軸的分量。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，把以某種已知方式形成的電壓向量的絕對(duì)值|Vdq|轉(zhuǎn)發(fā)至低通濾波部件6，低通濾波部件的輸出信號(hào)|V|′提供給差值形成部件7。還向該差值形成部件提供電壓向量絕對(duì)值的參考值V，ref，差值形成部件以所提供的這兩個(gè)信號(hào)之差(差值形成部件7的符號(hào)上輸入端的小圖表示負(fù)輸入)形成輸出信號(hào)。該輸出信號(hào)提供給電壓控制器8，電壓控制器8的輸出信號(hào)根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)構(gòu)成參照?qǐng)D1所述的補(bǔ)償器的可控?zé)o功功率流的參考值QCR。在傳統(tǒng)方式中，電壓控制器具有積分特性，其積分間隔常數(shù)等于1/K1。
表達(dá)式(3)中出現(xiàn)的變量ξ＝ωt和圖中標(biāo)出的ξq(引入此變量的理由在下文中說明)也是根據(jù)所提供的電壓向量Vpsαβ由鎖相電路10以某種實(shí)質(zhì)上已知的方式生成，并與旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系同步，使得在穩(wěn)定條件下電壓向量Vdq僅具有沿q軸的分量Vq而分量Vd在這些條件下等于零。
在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中，由于下面將作更詳細(xì)說明的一些原因，還將電壓向量Vpsαβ提供給變換部件12。該變換部件與變換部件5是同種類型的，從而也產(chǎn)生表示傳輸網(wǎng)中電壓V的電壓向量Vdq的兩個(gè)分量Vd和Vq，電壓V在以角頻率ω旋轉(zhuǎn)并且由變換部件12定義的dq參考系中被表示成彼此正交的兩個(gè)分量。
如上所述，在本發(fā)明的概述部分已經(jīng)證明，例如，在該介紹中所述的切換序列的情況下，在兩相參考系中電壓向量的大小和角位置將出現(xiàn)變化。
根據(jù)本發(fā)明，檢測(cè)以角頻率ω旋轉(zhuǎn)的兩相坐標(biāo)系中的電壓向量的角位置變化，該坐標(biāo)系在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例中由變換部件12定義。
特別是，由此可以使變換部件12定義的坐標(biāo)系同步，使得其中的電壓向量在穩(wěn)定條件下只表現(xiàn)出沿q軸的分量。在線電壓擾動(dòng)時(shí)，電壓向量的角位置變化由此用電壓向量沿d軸的分量Vd表示。
根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)特殊實(shí)施例，這樣利用電壓向量的縱向分量Vd控制補(bǔ)償器。將此分量提供給以某種已知方式修改的乘法部件11，將提供給乘法部件的信號(hào)乘以因子K2，由此將乘法部件11的輸出信號(hào)Sc和電壓控制器8的輸出信號(hào)都提供給求和部件9。根據(jù)本發(fā)明，求和部件9輸出的信號(hào)構(gòu)成參照?qǐng)D1所述的補(bǔ)償器的可控?zé)o功功率流的參考值QCR。
盡管如上所述還在變換部件5定義的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中形成縱向分量Vd，但與此無關(guān)、由變換部件12定義的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的創(chuàng)建意味著有可能動(dòng)態(tài)適應(yīng)干擾，這正是在形成參考值QCR時(shí)檢測(cè)電壓向量的角位置變化所要實(shí)現(xiàn)的。
上述這種鎖相電路實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系和電壓向量之間的同步，根據(jù)以上等式(4)給出的原理，這意味著后者在穩(wěn)定條件下在該坐標(biāo)系中是固定的，并具有相對(duì)于該坐標(biāo)系的一定角位置。在所提供的電壓的相位發(fā)生變化時(shí)，即其相對(duì)于坐標(biāo)系的角位置發(fā)生變化時(shí)，這種鎖相電路表現(xiàn)出一種時(shí)間常數(shù)，這涉及到坐標(biāo)系跟隨這些變化的延遲。因此短的延遲意味著同步相對(duì)迅速地試圖恢復(fù)電壓向量相對(duì)于坐標(biāo)系的角位置，而長的延遲意味著例如由傳輸網(wǎng)中切換操作引起的電壓向量的角位置的變化將維持較長一段時(shí)間。
表達(dá)式(3)中出現(xiàn)的變量ξ＝ωt和圖中標(biāo)出的ξd由鎖相電路13以類似于上述的方式生成。鎖相電路13中的時(shí)間常數(shù)以某種實(shí)質(zhì)上已知的方式取決于鎖相電路的設(shè)計(jì)參數(shù)，于是可有利地進(jìn)行修改，以適合傳輸網(wǎng)的動(dòng)態(tài)特性，從而在形成參考值QCR時(shí)將由檢測(cè)的電壓向量的角位置變化得到的干擾以上述方式動(dòng)態(tài)優(yōu)化。
變換部件12、鎖相電路13以及乘法部件11因此構(gòu)成變換裝置，此變換裝置將檢測(cè)電壓表示為旋轉(zhuǎn)兩相坐標(biāo)系中的電壓向量Vdq，并根據(jù)所檢測(cè)的兩相坐標(biāo)系中電壓向量的角位置變化來形成補(bǔ)償信號(hào)Sc。該變換裝置的動(dòng)態(tài)特性能夠受旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系同步過程中的延遲影響，在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中，通過鎖相電路13中的延遲受到影響，而其幅度可通過乘法部件11受到影響。變換部件12和鎖相電路13構(gòu)成相位校正裝置，此裝置根據(jù)鎖相電路的延遲，動(dòng)態(tài)校正旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中電壓向量的角位置。尤其是在鎖相電路如上所述被設(shè)置成具有長的延遲的情況下，控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性還可能通過設(shè)置乘法部件11而受影響，使得在適當(dāng)選擇的頻率范圍內(nèi)，該控制系統(tǒng)還表現(xiàn)出相位超前特性。
乘法部件11可有利地設(shè)置成在其輸出上具有死區(qū)(未示出)，使得其輸入信號(hào)的大小必須超過選定的電平，才被轉(zhuǎn)發(fā)以與因子K2相乘，而忽略其大小低于此電平的它的輸入信號(hào)的變化。
圖3表示具有晶閘管控制電抗器1的靜止補(bǔ)償器的實(shí)施例，這種靜止補(bǔ)償器有利地與根據(jù)本發(fā)明的控制系統(tǒng)配合使用。所述晶閘管控制電抗器以傳統(tǒng)方式連接到處于中壓等級(jí)的母線MVB，上述那種濾波設(shè)備F也連接到該母線MVB。濾波設(shè)備產(chǎn)生標(biāo)記為QF的無功功率。
上述補(bǔ)償器包括電抗器11，電抗器11與包括兩個(gè)反向并聯(lián)的晶閘管T1、T2的可控半導(dǎo)體電路12串聯(lián)。電抗器的電納以及由此產(chǎn)生的無功功率消耗可通過這些晶閘管的相角控制、即通過控制它們相對(duì)于交流電網(wǎng)電壓的相位的開啟角，以某種實(shí)質(zhì)上已知的方式進(jìn)行控制。
在晶閘管控制電抗器的無功功率消耗QTCR及其電納B之間，運(yùn)用如下已知的關(guān)系QTCR=-3/2*B*|V‾|2...(5)]]>其中|V|表示電壓向量V＝Vd+jVq的絕對(duì)值。
將參照?qǐng)D2描述的控制設(shè)備2根據(jù)本發(fā)明生成的通過補(bǔ)償器的無功功率流的參考值QCR提供給差值形成部件15。還為該差值形成部件提供濾波設(shè)備生成的無功功率QF的以某種已知方式形成的帶負(fù)號(hào)的值，該差值形成部件形成所提供的這些值之差以作為輸出信號(hào)。
把此差值提供給根據(jù)表達(dá)式(5)以某種已知方式修改后的計(jì)算部件13，從而將此參考值變換成電抗器電納的參考值B，ref。
在電納B和開啟角α之間，下述已知關(guān)系適用B(α)＝-[2(π-α)+sin 2α]/πωL (6)將電抗器電納的參考值B，ref提供給計(jì)算部件14，計(jì)算部件14生成所述晶閘管的開啟角α的參考值α，ref。
圖4表示具有電壓源轉(zhuǎn)換器21的靜止補(bǔ)償器的實(shí)施例，這種實(shí)施例也有利地用于根據(jù)本發(fā)明的控制系統(tǒng)中。
所述轉(zhuǎn)換器以傳統(tǒng)方式在其交流電壓側(cè)通過電感22連接到中壓母線MVB，上述那種濾波設(shè)備F也連接到該母線MVB。該濾波設(shè)備產(chǎn)生標(biāo)記為QF的無功功率。電容設(shè)備23連接到所述轉(zhuǎn)換器的直流電壓側(cè)。流經(jīng)轉(zhuǎn)換器的功率流標(biāo)記為QVSC。
將參照?qǐng)D2描述的控制設(shè)備2根據(jù)本發(fā)明生成的流經(jīng)補(bǔ)償器的無功功率流的參考值QCR提供給變換部件26，變換部件26以某種實(shí)質(zhì)上已知的方式將所提供的參考值變換成所述轉(zhuǎn)換器的無功電流的參考值Iq，ref。測(cè)量設(shè)備25(僅示意性地示出)以某種類似的實(shí)質(zhì)上已知的方式形成表示所述轉(zhuǎn)換器的無功電流的實(shí)際值Iq。
將所述轉(zhuǎn)換器的無功電流的參考值和實(shí)際值提供給差值形成部件24，差值形成部件將所提供的信號(hào)間的差值提供給電流控制器27。
電流控制器的輸出信號(hào)具有所述轉(zhuǎn)換器生成的相電壓參考值的特性，將該輸出信號(hào)提供給脈沖產(chǎn)生單元28，脈沖產(chǎn)生單元28以某種實(shí)質(zhì)上已知的方式，根據(jù)選定的相關(guān)脈寬調(diào)制(PWM)模式生成分別用于開啟和熄滅轉(zhuǎn)換器中包含的半導(dǎo)體閥的脈沖序列。
可以有利地設(shè)計(jì)用于轉(zhuǎn)換器的所述電流控制系統(tǒng)，使之按照前述Anders Lindberg所著文章“兩級(jí)和三級(jí)高功率電壓源轉(zhuǎn)換器的PWM和控制”(Royal Institute of Technology，Department of ElectricPower Engineering，Stockholm 1995，appendix A)尤其是在第34-35和77-104頁中描述的原理工作。
權(quán)利要求
1.一種根據(jù)多相電力傳輸網(wǎng)(NW)中檢測(cè)的電壓(Vabc)控制連接到所述傳輸網(wǎng)的無功電功率補(bǔ)償器(SVC)的裝置，所述裝置具有電壓控制器(7，8)，所述電壓控制器根據(jù)所述電壓的參考值(V，ref)與其檢測(cè)值之差，形成通過所述補(bǔ)償器的無功功率流(QC)的參考值(QCR)，其特征在于，所述裝置包括變換部件(3，4，11，12，13)，這些變換部件將所檢測(cè)的電壓表示成旋轉(zhuǎn)兩相坐標(biāo)系中的電壓向量(Vdq)，并且根據(jù)所檢測(cè)的所述兩相坐標(biāo)系中所述電壓向量的角位置變化而形成補(bǔ)償信號(hào)(Sc)，而且所述裝置還包括求和部件(9)，用于根據(jù)所述補(bǔ)償信號(hào)形成通過所述補(bǔ)償器的無功功率流的參考值。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述變換部件包括相位校正部件(12，13)，它們動(dòng)態(tài)地影響所述電壓向量相對(duì)于所述坐標(biāo)系的角位置；以及幅度校正部件(11)，用于影響所述補(bǔ)償信號(hào)的幅度。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述相位校正部件包括鎖相電路(13)和變換部件(12)，所述變換部件根據(jù)所述鎖相電路和所述傳輸網(wǎng)中的檢測(cè)電壓形成所述旋轉(zhuǎn)兩相坐標(biāo)系中的電壓向量(Vdq)。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述相位校正部件在所述旋轉(zhuǎn)兩相坐標(biāo)系中形成所述電壓向量(Vdq)，使得在穩(wěn)定條件下所述電壓向量與所述坐標(biāo)系中的第一軸重合，以及所述變換部件根據(jù)所述電壓向量的與所述坐標(biāo)系的垂直于所述第一軸的第二軸重合的分量(Vd)形成所述補(bǔ)償信號(hào)。
5.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述補(bǔ)償器包括晶閘管控制的電抗器(1)，以及所述晶閘管控制的電抗器的電納的參考值(B，ref)是根據(jù)通過所述補(bǔ)償器的無功功率流的所述參考值形成的。
6.一種根據(jù)多相電力傳輸網(wǎng)(NW)中檢測(cè)的電壓(Vabc)控制連接到所述傳輸網(wǎng)的無功電功率補(bǔ)償器(SVC)的方法，借此，為電壓控制器(7，8)提供所述電壓的參考值(V，ref)，而且所述電壓控制器(7，8)根據(jù)所述電壓的參考值和檢測(cè)值之差形成通過所述補(bǔ)償器的無功功率流(QC)的參考值(QCR)，其特征在于，形成電壓向量(Vdq)，它在旋轉(zhuǎn)兩相坐標(biāo)系中表示所述檢測(cè)電壓；根據(jù)所檢測(cè)的所述兩相坐標(biāo)系中電壓向量的角位置變化形成補(bǔ)償信號(hào)(Sc)；以及根據(jù)所述補(bǔ)償信號(hào)形成通過所述補(bǔ)償器的無功功率流的參考值。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，通過相位校正部件(12，13)動(dòng)態(tài)地影響所述電壓向量相對(duì)于所述坐標(biāo)系的角位置；以及通過幅度校正部件(11)影響所述補(bǔ)償信號(hào)的幅度。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，根據(jù)變換部件(12)和鎖相電路(13)以及所述傳輸網(wǎng)中檢測(cè)的電壓，形成所述旋轉(zhuǎn)兩相坐標(biāo)系中的電壓向量(Vdq)。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在所述旋轉(zhuǎn)兩相坐標(biāo)系中形成所述電壓向量(Vdq)，使得在穩(wěn)定條件下所述電壓向量與所述坐標(biāo)系的第一軸重合；以及根據(jù)所述電壓向量的分量(Vd)形成所述補(bǔ)償信號(hào)，所述分量(Vd)與所述坐標(biāo)系中垂直于所述第一軸的第二軸重合。
10.如權(quán)利要求6至9中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述補(bǔ)償器包括晶閘管控制的電抗器(1)，其特征在于，根據(jù)通過所述補(bǔ)償器的無功功率流的所述參考值形成所述晶閘管控制的電抗器的電納的參考值(B，ref)。
全文摘要
一種根據(jù)多相電力傳輸網(wǎng)(NW)中檢測(cè)的電壓(V
文檔編號(hào)H02J3/18GK1488185SQ0182226
公開日2004年4月7日 申請(qǐng)日期2001年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月30日
發(fā)明者L·安奎斯特, B·托爾瓦德松, L 安奎斯特, 叩濾 申請(qǐng)人:Abb股份有限公司