[发明专利]一种电压补偿和故障限流混合系统及其控制方法

权利要求书

1.一种电压补偿和故障限流混合系统，其特征在于，包括三相变压器、直流稳压模块(1)、电压补偿模块(2)、限流模块(3)、三个单相变压器、控制器和脉冲驱动电路；

直流稳压模块的输出侧并联有电容器；

所述的直流稳压模块为由6个IGBT组成的三相桥式整流器；

所述的电压补偿模块包括相互独立的3个单相逆变器，所述的单相逆变器为由4个IGBT组成的桥式逆变器；

所述的限流模块包括相互独立的3个限流模块；

三相电网通过主变压器与三相桥式整流器的交流侧相接；

三相桥式整流器的直流侧分别通过3个单相逆变器与3个限流模块的输入侧对应相接，3个限流模块的输出侧分别于三个单相变压器的原边对应相接；三个单相变压器的次边分别串接在三相电网为三相非线性负载供电的主电路中；

所述的限流模块包括2个并联在单相逆变器直流侧(即输出侧)的晶闸管；且2个晶闸管反向设置；还包括串联在所述晶闸管与单相变压器原边之间的供电回路中的限流电抗器以及与单相变压器原边并联的电容；

所述的控制器与脉冲驱动电路相连；所述的脉冲驱动电路为直流稳压模块(1)、电压补偿模块(2)和限流模块(3)提供触发脉冲。

2.一种基于权利要求1所述的电压补偿和故障限流混合系统的控制方法，其特征在于，

包括直流稳压控制、电压补偿控制和限流控制三部分；

直流稳压控制为基于SVPWM的控制，电压补偿控制采用采用广域预测变PI控制；限流控制为基于限流电抗和双向可控硅的控制。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述的直流稳压控制包括以下步骤：

1)检测三相电网电压E_a，E_b，E_c、三相电网电流I_a，I_b，I_c，通过PLL锁相三相电网电压得到角度θ；通过abc-dq变换得到E_d，E_q和I_d，I_q；

2)检测三相桥式整流器的直流侧电压U_dc，用直流侧参考电压U_ref减去U_dc，经PI控制得到整流器d轴参考输入电流系统中设置q轴参考电流为0；

3)计算电压指令矢量V_d，V_q：

Vd=PI(Id*-Id)+ωLoIq+EdVq=PI(Iq*-Iq)+ωLoId+Eq,]]>其中Lo即三相桥式整流器输出电感；

4)并将电压指令矢量由旋转矢量dq变换为静止坐标αβ得到U_α，U_β；

UαUβ=cosθ-sinθsinθcosθVdVq;]]>

5)判断电压矢量V_d，V_q所在扇区(N)：

由中间量A,B,C判断电压矢量所在扇区，其计算公式为

A=UβB=Uαsinπ3-Uβsinπ6C=-Uαsinπ3-Uβsinπ6]]>

扇区计算公式为：

N=sign(A)+2sign(B)+4sign(C)，

其中sign(x)=1x≥00x<0;]]>

6)计算相邻两电压矢量作用时间T_x，T_y；

首先计算中间变量X，Y，Z：

X=3UβTsUdcY=(32+32Uβ)TsUdcZ=(-32Uα+32Uβ)TsUdc]]>

其中T_s取1，U_dc为直流侧实际电压值。T_x，T_y赋值表如下所示：

扇区号123456T_x-ZZX-X-YYT_yXY-YZ-Z-X

还需判断电压矢量的端点是否超出正六边形内切圆从而对T_x，T_y进行修正：

首先根据上述赋值表格计算出T_x、T_y，接着判断T_x+T_y>T_s是否成立，如果不成立，则T_x、T_y保持不变；如成立，则设将电压矢量端点轨迹端点拉回至正六边形内切圆内时两非零矢量作用时间即修正后的时间分别为T′_x、T′_y，有：

Tx′=Tx(Tx+Ty)TsTy′=Ty(Tx+Ty)Ts,]]>并将T′_x、T′_y分别赋值给T_x，T_y；

7)计算三相A，B，C三相对应的开关时间T_cm1，T_cm2，T_cm3：

首先计算中间变量T_a，T_b，T_c，

Ta=(Ts-Tx-Ty)4Tb=Ta+Tx2Tc=Tb+Ty2]]>

根据中间变量T_a，T_b，T_c，对A，B，C三相开关作用时间按下表赋值：

扇区号123456T_cm1T_bT_aT_aT_cT_cT_bT_cm2T_aT_cT_bT_bT_aT_cT_cm3T_cT_bT_cT_aT_bT_a

8)控制PWM整流器输出电压：

将T_cm1，T_cm2，T_cm3与载波比较，将指令信号输入IGBT以维持直流侧电压稳定。