变压器控制系统及其控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力系统的电能控制领域，特别涉及一种变压器控制系统及其控制方 法。
【背景技术】
[0002] 静止同步补偿器（Static Synchronous Compensator，以下简称STATCOM)，作为电 力电子技术、计算机技术、微控制器技术和控制理论发展的产物，能够综合补偿电力系统无 功功率，提高功率因数的同时，有效的抑制谐波电流和完成三相不平衡控制，已经成为电力 系统中电能从发出到应用中各个环节的研宄热点。
[0003] 早期的传统无功功率补偿装置包括：静止补偿装置和动态补偿装置。静止补偿装 置的原理为通过在电网中串、并联电容器或者电抗器的方法来提高功率因数。但该方法通 过机械开关来投切电容器或电抗器，调节效应差，实时快速性低，对电网冲击大，不能对补 偿量进行连续调节，容易在系统中存在谐波情况下与系统发生并联谐振放大谐波，增大电 网的谐波含量。动态补偿装置是一台空载运行的同步电动机，通过控制电机的励磁装置就 可以自动调节其吸收或发出的无功功率。但是该方法成本高，噪音大，运行损耗大，不易维 护，而且复杂的控制方法使设备的响应速度也较大。
[0004] 二极管钳位多电平变流器，受直流侧均压问题等影响，其电压等级不能做到很高， 在实际工程应用中一般不会超过五电平。为了提高电压等级、并使输出电压谐波含量减小、 降低控制复杂性，本发明采用变压器隔离型STATCOM控制结构。
【发明内容】
[0005] 本发明的技术方案要解决的技术问题是提高变压等级，减小输出电压的谐波含 量，降低控制复杂性。
[0006] 为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
[0007] 一种变压器控制系统，包括：
[0008] 调节器；
[0009] 与所述调节器相连的第一变压器；
[0010] 与所述调节器相连的第二变压器；
[0011] 所述第一变压器的二次侧为Y型连接方式，所述第二变压器的二次侧为三角形连 接方式；
[0012] 所述第一变压器与所述第二变压器串联。
[0013] 可选的，所述第一变压器与所述第二变压器串联包括：所述第一变压器的一次侧 与所述第二变压器的一次侧串联。
[0014] 可选的，所述第一变压器的二次侧与所述第二变压器的二次侧并联成为输入端， 所述第一变压器的二次侧为相电压，所述第二变压器的二次侧为线电压；所述第一变压器 的一次侧与所述第二变压器的一次侧串联成为输出端，所述输出端与外界电网相连。
[0015] 可选的，所述第一变压器的一次侧包括第一相，第二相和第三相，所述第二变压器 的一次侧包括第四相，第五相和第六相；所述第一变压器的一次侧的第一相与所述第二变 压器的一次侧的第四相串联形成第一输出端，所述第一变压器的一次侧的第二相与所述第 二变压器的一次侧的第五相串联形成第二输出端，所述第一变压器的一次侧的第三相与所 述第二变压器的一次侧的第六相串联形成第三输出端，所述第一输出端，第二输出端和第 三输出端分别与所述外界电网相连接。
[0016] 可选的，所述调节器控制所述第一变压器的电流和直流侧电压，所述调节器还控 制所述第二变压器的电流和直流侧电压。
[0017] 可选的，所述调节器包括：第一三电平变流器和第二三电平变流器，所述第一三电 平变流器与所述第一变压器的二次侧相连；所述第二三电平变流器与所述第二变压器的二 次侧相连。
[0018] 可选的，所述第一变压器的二次侧与所述第一三电平变流器的三相的输出端相连 接；所述第二变压器的二次侧与第二三电平变流器的三相的输出端相连接。
[0019] -种上述变压器控制系统的控制方法，包括：
[0020] 控制第一变压器的电流和直流侧电压，同时控制第二变压器的电流和直流侧电 压；
[0021] 串联所述第一变压器的一次侧和所述第二变压器的一次侧形成输出端，并联所述 第一变压器的二次侧与所述第二变压器的二次侧形成输入端，所述第一变压器的二次侧的 电压为相电压，所述第二变压器的二次侧的电压为线电压；所述第一变压器和第二变压器 对所述相电压和线电压耦合叠加后，由所述输出端输出；
[0022] 对所述相电压、线电压以及叠加电压进行谐波分析。
[0023] 可选的，采用空间矢量脉冲宽度调制算法进行调制。
[0024] 可选的，所述叠加电压的电压谐波成分小于所述相电压和线电压的谐波成分。
[0025] 本发明采取以上技术方案，与现有技术相比，具有以下优点：
[0026] 采用变压器结构，可以用较低电压等级的功率器件与较高电压等级的电网相连。 变压器的Y型/三角型结构可以有效降低并入到电网的谐波成分，从而提高了STATCOM的 性能。
【附图说明】
[0027] 图1是本发明实施例提供的变压器控制系统的结构图；
[0028] 图2是本发明实施例提供的变压器控制系统的控制方法的流程图；
[0029] 图3是本发明实施例提供的变压器隔离型STATCOM主电路拓扑结构图；
[0030]图4是本发明实施例提供的变压器结构图；
[0031]图5是本发明实施例提供的系统控制框图；
[0032] 图6是本发明实施例提供的与Y型变压器连接的变流器输出相电压的波形图；
[0033] 图7是本发明实施例提供的与图6对应的相电压的频谱图；
[0034] 图8是本发明实施例提供的与三角型变压器连接的变流器输出线电压的波形图；
[0035] 图9是本发明实施例提供的与图8对应的线电压的频谱图；
[0036] 图10是本发明实施例提供的并联电压经输出端耦合叠加后的叠加电压的波形 图；
[0037] 图11是本发明实施例提供的与图10对应的叠加电压的频谱图。
【具体实施方式】
[0038] 本发明公开了一种变压器控制系统及其控制方法。
[0039] 图1是本发明实施例提供的变压器控制系统的结构图，下面结合图1详细说明。
[0040] 所述变压器控制系统包括：
[0041] 调节器1;
[0042] 与所述调节器1相连的第一变压器2 ;
[0043] 与所述调节器1相连的第二变压器3 ;
[0044] 所述第一变压器2的二次侧为Y型连接方式，所述第二变压器3的二次侧为三角 形连接方式；
[0045] 所述第一变压器2与所述第二变压器3串联。
[0046] 其中，所述调节器1为PI调节器，具体的可以是比例积分调节器（Proportional Integral Controller，简称PI调节器或PI)，PI调节器的输出和前馈补偿以及外界电网电 压共同决定三电平变流器（三电平变流器包括第一变压器2和第二变压器3)的参考电压 矢量。调节器1采用空间矢量脉冲宽度调制算法对三电平变流器进行调制。
[0047] 所述第一变压器2与所述第二变压器3串联包括：所述第一变压器2的一次侧与 所述第二变压器3的一次侧串联。
[0048] 所述第一变压器2的二次侧与所述第二变压器3的二次侧并联成为输入端，所述 第一变压器2的二次侧为相电压，所述第二变压器3的二次侧为线电压；所述第一变压器2 的一次侧与所述第二变压器3的一次侧串联成为输出端，所述输出端与外界电网相连。具 体的可以是：所述第一变压器2的一次侧包括第一相，第二相和第三相，所述第二变压器3 的一次侧包括第四相，第五相和第六相；所述第一变压器2的一次侧的第一相与所述第二 变压器3的一次侧的第四相串联形成第一输出端，所述第