[发明专利]基于大功率四象限变流器负载的SVC前馈反馈控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种SVC前馈反馈控制方法，特别涉及基于大功率四象限变流器负载的SVC前馈反馈控制方法。

背景技术

随着电力电子器件的发展，由电力电子器件组成的新型装置正朝着小型化、高频化的方向发展。但是在大功率电力电子应用中，由于晶闸管器件具有电压高、电流大的特点，它仍占着主要地位。大功率四象限晶闸管变流器可以实现正向整流、正向逆变、反向整流、反向逆变，在托卡马克装置（Tokamak）磁体电源系统、直流拖动等领域有广泛的应用。该变流器四象限运行，波动性、随机性很大，在运行过程中对电网电压造成极大的冲击，消耗大量无功功率且产生谐波电流，所以必须安装无功补偿及谐波抑制装置。

20世纪70年代静止无功补偿器（SVC）开始投入商业运行以来，40年间世界各国都不断有SVC投入运行，并取得可观的收益。目前SVC以其技术成熟、性价比高等特点仍就被公认无功补偿的最佳设备。它是电力系统动态电压支撑和无功补偿的一个重要的有效手段，用于补偿电网的无功，改善电压不平衡度，抑制电压闪变和谐波等。其中TCR为最主要的应用形式，它往往与可投切的容性补偿支路（FC）配合使用完成动态调节的功能。随着电力系统的发展，对无功功率进行快速动态补偿的需求越来越大。针对负载的补偿，业界通常采用开环控制即前馈控制，检测负载无功功率来控制TCR产生相等的无功功率，以达到功率因数校正或改善电压调整的目的。因此无功功率的实时检测和计算就成了无功功率补偿的关键技术。

发明专利《一种基于快速等效电纳计算的SVC复合控制》公开了一种SVC复合控制方法，其方法是首先通过对电压和电流信号的检测，利用基于FBD算法来计算TCR的实际等效电纳值。TCR根据实际等效电纳值，通过查找Hash表来获得相应的触发角，然后触发对应晶闸管的开通来发出相应的感性无功电流来补偿容性无功和负序电流，最终实现系统无功和负序电流的完全补偿。

发明专利《基于向量识别的电力系统瞬时无功计算方法及SVC补偿装置》公开了基于向量识别的瞬时无功计算方法及SVC补偿装置，其方法是控制系统在每个电压过零时刻采集三相系统电压、电流、晶闸管相控电抗器电流的正弦波信号当前瞬时值；将每次采集数据后利用用当前瞬时值与1/6个周期前瞬时值通过向量识别方式得到每个正弦变量的实部与虚部有效值；根据Park变换将各个正弦变量折算到同一坐标系下，计算每相的有功、无功功率有效分量。

发明专利《一种整流器负荷的SVC无功预测补偿方法》公开了一种整流器负荷的SVC无功预测补偿方法，其方法是整流器控制器在计算出触发角的同时计算出负荷即将产生的无功功率，并将该整流器负荷无功功率传输至SVC控制器；SVC控制器接收整流器控制器发出的预测无功功率，采集滤波器支路断路器的开关状态，同时采集电网电流和电网电压信号，用于无功补偿量的计算，最终以触发角方式实现触发控制补偿；在预测补偿后，通过PI调节环节补偿无功功率计算引起的偏差。

文献《面向快速负荷的SVC控制策略的研究及其应用》根据快速负荷的补偿要求，提出了一种基于瞬时值的负荷补偿原理。利用瞬时无功理论实现了瞬时正序负序无功电流、正序负序有功电流的检测和理想补偿器补偿导纳的计算；同时介绍了一种“全局开环＋局部闭环”的SVC控制策略，并对晶闸管阀组的触发方式进行改进，以获得快速响应速度和良好的稳态精度。

从相关专利和文献分析，目前针对无功功率计算的主要技术方法有：瞬时无功理论方法、基于傅里叶变换方法，检测电压电流相位差等方式，这些方式各有优缺点。检测电压电流相位差的方法实时性差，不能适应快速动态补偿的需求。基于傅里叶变换方法也需要采集半个周波的信号，响应慢，使用有局限性。基于瞬时无功理论方法能够实时计算无功功率，响应快，但是p-q 法的检测准确度受电网电压波形影响，当电网电压存在一定畸变时检测结果会有误差，而ip-iq 算法检测方法由于包含了2 次空间坐标变换，算法较复杂，不利于软件实现。FBD算法缺点是目前大多仅限于理论研究，没有得到广泛应用，特别是应用于工程实际的少。

发明内容

本发明克服了现有技术的缺点，针对大功率四象限变流器负载，提供了一种SVC前馈反馈控制方法。前馈控制实现对负载无功功率的快速有效补偿，把变流器即将消耗的无功功率作为前馈量，较其他前馈控制方式进一步缩短了SVC的响应时间，利用反馈控制弥补前馈控制的不足，提高控制精度，实现稳态无差，这样将前馈和反馈控制有效结合，既满足快速补偿负载无功，消除电压闪变的要求，又兼顾了稳定电力系统母线电压的目的。

本发明采用的技术方案是：