[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

说明书

技术领域

本发明涉及一种电压补偿和故障限流混合系统及其控制方法。 

背景技术

随着社会的不断发展进步，电能质量越来越受到人们的重视。而短路故障的频繁发生，过大的短路电流会将损坏电网设备，同时可能会对用户电气设备造成损坏；电压暂升、暂降和不平衡会对某些敏感用户造成损失，严重情况下会造成巨大的经济损失。虽然已经有许多限流以及电压补偿装置，但是大部分产品还存在许多不足： 

1、传统串联限流电抗长期串联在线路中，在电网正常情况其上的损耗非常大； 

2、电压补偿装置常见的控制方法有PI控制和滞环控制等；采用PI控制时控制精度较差且PI参数较难以调节；滞环控制时环宽的设定对系统影响较大，环宽小时对开关管的频率要求高，环宽过大又不能准确的达到补偿要求； 

3、直流侧稳压装置常使用传统的PI控制，无差拍控制等；当采用这些控制方法时交流侧电压发生波动时，直流稳压值会发生较明显的变化，不能很好地为共用直流侧的电压补偿装置提供能量。 

因此，有必要设计一种电压补偿和故障限流混合系统及其控制方法。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种电压补偿和故障限流混合系统及其控制方法，该电压补偿和故障限流混合系统及其控制方法能提供稳定的直流侧电压，同时提高电压补偿精度，能够在电网发生短路故障的时候限制短路电流。 

发明的技术解决方案如下： 

一种电压补偿和故障限流混合系统，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个电容，以及3个电感L1，L2，L3的参数都是跟设计参量有关的，直流电容跟负载有功容量，允许纹波有关，电感参数与负载容量，变压器变比，限流目标有关，滤波电容与控制频率和LC谐振次数有关，这些设计参量一旦变化，所有参数都是要改变的，没办法给出范围的。--实例中可让电容为15000uF,电感L1=L2=L3为0.5mH】 

一种基于前述的的电压补偿和故障限流混合系统的控制方法，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。 

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【这个角度就是跟随电网电压相角实时变化的角度从0-360°，而后依次循环。举例，A相电压此时相角为30°，θ=30°。θ是个跟随电网电压角度实时变化的参数。】；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：