本發(fā)明涉及一種高壓svg控制領(lǐng)域，尤其涉及一種集散均衡式高壓svg控制裝置及控制方法，廣泛應(yīng)用于各類電力系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

級聯(lián)型svg裝置是基于h橋大功率逆變器串聯(lián)的動態(tài)無功補償裝置，它的每一相都是由結(jié)構(gòu)相同的h橋功率單元串連而成，三相鏈接采用星形連接，再經(jīng)連接電抗器與電網(wǎng)相連。其具有如下優(yōu)點：所需功率器件數(shù)量少，無須額外的鉗位二極管或平衡電容；容易實現(xiàn)模塊化，易于擴展，適用不同的電壓等級。鏈?zhǔn)絪vg可對中高壓配電網(wǎng)中的非線性負(fù)載進(jìn)行動態(tài)無功補償和諧波治理，改善配電網(wǎng)電能質(zhì)量。

在級聯(lián)型svg中，功率單元彼此獨立，而每個功率單元的驅(qū)動脈沖各不相同，以往上層主控系統(tǒng)既要處理電網(wǎng)電流、電壓、冷卻系統(tǒng)等信號，又要根據(jù)每個功率單元的工作狀態(tài)、直流電壓、溫度等反饋信號不同輸出igbt驅(qū)動信號，每個功率單元被動執(zhí)行主控制系統(tǒng)信號，造成高壓svg各個系統(tǒng)任務(wù)分配不均，資源浪費；主控制系統(tǒng)完成了幾乎全部工作，降低了系統(tǒng)性能，增加了系統(tǒng)復(fù)雜性，降低了系統(tǒng)的可靠性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明是要解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提供一種集散均衡式高壓svg控制裝置及控制方法。

本發(fā)明涉及的集散均衡式高壓svg控制裝置由顯示系統(tǒng)、主控制系統(tǒng)、功率單元子系統(tǒng)三部分組成；

所述顯示系統(tǒng)顯示主控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)，完成人機信息交換；

所述主控制系統(tǒng)實現(xiàn)高壓svg的集中控制，既與顯示系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，又與功率單元子系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換；實現(xiàn)集中管理、集中控制與監(jiān)視。

本發(fā)明涉及的集散均衡式高壓svg控制方法，其步驟如下：

1、分相直流電壓指令值udc-ref與該相各功率單元直流電壓累加值即直流反饋電壓udc經(jīng)pi調(diào)節(jié)器后生成目標(biāo)有功；利用所述主控制系統(tǒng)檢測電網(wǎng)電壓(ua、ub、uc)、電流(ias、ibs、ics)信號并進(jìn)行abc/pq變換后,得到目標(biāo)無功；

2、通過pq/abc反變換成電網(wǎng)三相目標(biāo)電流ia-n、ib-n、ic-n；電網(wǎng)三相目標(biāo)電流ia-n、ib-n、ic-n與svg裝置的三相換流鏈輸出電流iaf、ibf、icf經(jīng)加法運算后,得到svg裝置的三相指令電流ia-ref、ib-ref、ic-ref；乘上連接電抗器電感量l，除以控制周期t,算出電抗器兩端壓降(ua1、ub1、uc1),加上電網(wǎng)電壓(ua、ub、uc)計算出svg裝置的三相換流鏈輸出電壓(ua2、ub2、uc2)；將三相換流鏈輸出電壓ua2、ub2、uc2進(jìn)行abc/dq變換計算出有功電壓分量ud、無功電壓分量uq；根據(jù)ud、uq計算出調(diào)制比m、控制角δ，其中δ(δ＝tan^-1(uq/ud))；

3、主控制系統(tǒng)將調(diào)制比m、控制角δ、電網(wǎng)電壓角度θ三個控制量發(fā)送給功率單元子系統(tǒng)；

4、各功率單元子系統(tǒng)接收到主控制系統(tǒng)發(fā)送的調(diào)制比m、控制角δ、電網(wǎng)電壓角度θ這三個控制量后，由功率單元子系統(tǒng)中dsp首先計算正弦調(diào)制信號相位α，其中α＝θ-δ；再計算三相調(diào)制波usa、usb、usc，其中usa＝m*sin(ωs*t+α),式中調(diào)制波頻率為ωs，t為控制周期；

5、功率單元子系統(tǒng)中dsp把epwm模塊產(chǎn)生的三角載波與計算出的調(diào)制波進(jìn)行spwm調(diào)制后，dsp輸出驅(qū)動igbt的pwm脈沖信號，該pwm脈沖信號為兩個互斥電平信號，來控制同一橋臂的功率器件的通斷，同一時刻每一橋臂只有一個功率器件導(dǎo)通；功率單元子系統(tǒng)輸出直流側(cè)電容電壓信號；功率單元子系統(tǒng)同時將單個功率單元的直流電壓、溫度數(shù)據(jù)上傳給主控制系統(tǒng)。

本發(fā)明的有益效果是：

1、高壓svg控制裝置由顯示系統(tǒng)、主控制系統(tǒng)、功率單元子系統(tǒng)三部分組成；高壓svg各個任務(wù)在三個系統(tǒng)之間進(jìn)行合理分配，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，使各自資源充分利用，主控制系統(tǒng)采集電網(wǎng)電壓、電流信號，依據(jù)p/q瞬時無功功率理論計算出瞬時指令電流，并根據(jù)指令電流、連接電抗器電感量、控制周期算出電抗器兩端壓降,加上電網(wǎng)電壓，算出svg裝置的三相換流鏈輸出電壓；將輸出電壓進(jìn)行d/q變換，算出調(diào)制比、控制角；主控制系統(tǒng)將調(diào)制比、控制角作為控制信號發(fā)送給功率單元子系統(tǒng)，不再承擔(dān)pwm脈沖計算和生成，這種集散均衡式控制方法極大提高了高壓svg控制裝置性能。

2、每個功率單元都是獨立子系統(tǒng)，接收主控制系統(tǒng)相同的控制信號，功率單元子系統(tǒng)根據(jù)接收控制數(shù)據(jù)計算調(diào)制波，再與三角載波進(jìn)行spwm調(diào)制，輸出驅(qū)動igbt的pwm脈沖信號，每個功率單元子系統(tǒng)將直流電壓、溫度數(shù)據(jù)上傳給主控制系統(tǒng)，再結(jié)合每個功率單元在換流鏈中三角載波相位不同輸出不同的igbt驅(qū)動脈沖。由于每個功率單元子系統(tǒng)接收主控制系統(tǒng)相同的控制信號，產(chǎn)品在不同電壓等級下擴展簡單方便，適應(yīng)性及性能更強。

附圖說明

圖1是級聯(lián)型svg主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；

圖2是級聯(lián)型svg系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成總圖；

圖3是功率單元子系統(tǒng)控制框圖；

圖4是主控制系統(tǒng)控制框圖；

圖5是spwm調(diào)制原理圖；

具體實施方式

如圖1所示，該級聯(lián)型svg中每一相是由多個鏈節(jié)串聯(lián)而成的換流鏈，本實施例以兩個鏈節(jié)為例，三相換流鏈連接采用星形連接，再經(jīng)電抗器與電網(wǎng)相連。每個鏈節(jié)是結(jié)構(gòu)相同的h橋功率單元，它是一個單相全橋逆變電路，包括左右兩個橋臂和與之并聯(lián)的一個直流側(cè)電容支路，每個橋臂由兩個功率器件串聯(lián)組成，每個橋臂的串聯(lián)功率器件之間的結(jié)點做為外電路的連接點。

如圖2所示，該集散均衡式高壓svg控制裝置由顯示系統(tǒng)、主控制系統(tǒng)、多個功率單元子系統(tǒng)組成。所述顯示系統(tǒng)顯示主控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)，完成人機信息交換；所述主控制系統(tǒng)實現(xiàn)高壓svg的集中控制，既與顯示系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，又與功率單元子系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換；實現(xiàn)集中管理、集中控制與監(jiān)視。

如圖3所示，所述功率單元子系統(tǒng)是由用來接收主控制系統(tǒng)發(fā)出的控制量的接收電路、用來輸入單個功率單元直流電壓和溫度信號的a/d采樣電路、用來進(jìn)行數(shù)據(jù)運算的dsp組成，其中dsp內(nèi)設(shè)epwm模塊。

如圖4所示，該集散均衡式高壓svg控制方法，利用高壓svg控制裝置完成兩個功能,一是直流側(cè)的電壓恒定控制；二是無功電流的實時跟隨，具體步驟如下：

1、分相直流電壓指令值udc-ref與該相各功率單元直流電壓累加值即直流反饋電壓udc經(jīng)pi調(diào)節(jié)器后生成目標(biāo)有功；利用所述主控制系統(tǒng)檢測電網(wǎng)電壓(ua、ub、uc)、電流(ias、ibs、ics)信號并進(jìn)行abc/pq變換后,得到目標(biāo)無功；

2、通過pq/abc反變換成電網(wǎng)三相目標(biāo)電流ia-n、ib-n、ic-n；電網(wǎng)三相目標(biāo)電流ia-n、ib-n、ic-n與svg裝置的三相換流鏈輸出電流iaf、ibf、icf經(jīng)加法運算后,得到svg裝置的三相指令電流ia-ref、ib-ref、ic-ref；乘上連接電抗器電感量l，除以控制周期t,算出電抗器兩端壓降(ua1、ub1、uc1),加上電網(wǎng)電壓(ua、ub、uc)計算出svg裝置的三相換流鏈輸出電壓(ua2、ub2、uc2)；將三相換流鏈輸出電壓ua2、ub2、uc2進(jìn)行abc/dq變換計算出有功電壓分量ud、無功電壓分量uq；根據(jù)ud、uq計算出調(diào)制比m、控制角δ，其中δ(δ＝tan^-1(uq/ud))；

3、主控制系統(tǒng)將調(diào)制比m、控制角δ、電網(wǎng)電壓角度θ三個控制量發(fā)送給功率單元子系統(tǒng)；

4、各功率單元子系統(tǒng)接收到主控制系統(tǒng)發(fā)送的調(diào)制比m、控制角δ、電網(wǎng)電壓角度θ這三個控制量后，由功率單元子系統(tǒng)中dsp首先計算正弦調(diào)制信號相位α，其中α＝θ-δ；再計算三相調(diào)制波usa、usb、usc，其中usa＝m*sin(ωs*t+α),式中調(diào)制波頻率為ωs，t為控制周期；

5、功率單元子系統(tǒng)中dsp把epwm模塊產(chǎn)生的三角載波與計算出的調(diào)制波進(jìn)行spwm調(diào)制后，dsp輸出驅(qū)動igbt的pwm脈沖信號，該pwm脈沖信號為兩個互斥電平信號，來控制同一橋臂的功率器件的通斷，同一時刻每一橋臂只有一個功率器件導(dǎo)通；功率單元子系統(tǒng)輸出直流側(cè)電容電壓信號；功率單元子系統(tǒng)同時將單個功率單元的直流電壓、溫度數(shù)據(jù)上傳給主控制系統(tǒng)。

如圖5所示，以高壓svg三相換流鏈的一相為例，spwm轉(zhuǎn)化的基本思想是：在功率單元子系統(tǒng)為n的換流鏈中，各功率單元子系統(tǒng)采用共同的調(diào)制波信號us(ωst)，其頻率為ωs，各功率單元子系統(tǒng)的三角載波頻率為kcωs，kc取值為1－22，將各三角載波的相位互相錯開三角載波周期一半的1/n，則第l個功率單元子系統(tǒng)三角載波的相角將各功率單元子系統(tǒng)輸出疊加，就能得到電平數(shù)為(2n+1)的級聯(lián)svg總的輸出電壓。參數(shù)為n＝5，kc＝4，m＝0.8。

以上僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。