一种次谐波无功发生装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电网技术领域，具体地，涉及一种次谐波无功发生装置。
【背景技术】
[0002] 随着电网系统的不断扩张，超高压直流输电和大容量发电机组需求也在提高，为 降低线路传输损耗，目前常用可控串补来提高网侧电压，尽管带来了的巨大经济效益，但也 给发电机组的安全稳定运行带来了新的麻烦，电力系统次同步振荡是其中较为严重的问题 之一。
[0003] 为此提出了许多抑制发电机次同步振荡的措施，现有技术中采用较多的为：由无 源器件组成的旁路阻尼滤波器和静止阻塞滤波器；加入了电力电子器件的SVC装置。但这 些技术都存在响应速度慢，跟踪能力差等缺点，且产生次谐波能力有限，无法从根本上解决 存在的问题。针对现有技术存在响应速度慢、跟踪性能差等缺点，因此需要提出新的解决方 案。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种次谐波无功发生装置，用于实现产生次谐波电流以抑制 次同步振荡的目的。
[0005] 为了实现上述目的，本发明提供一种次谐波无功发生装置，包括控制单元和阀组 单元，其中：所述控制单元，用于获得发电机组的转速偏差信号，并根据该转速偏差信号计 算抑制次同步振荡所需的次谐波电流，再基于dq变换对电网电压和所需的次谐波电流依 次进行有功-无功解耦和脉宽调制，并用调制后的信号驱动所述阀组单元，以使所述阀组 单元发出的次谐波电流均为无功；所述阀组单元，用于在所述控制单元的驱动下发出次谐 波电流，并将发出的次谐波电流以无功的形式注入电网。
[0006] 优选地，还包括柜式结构的供电单元，该供电单元用于为所述控制单元和所述阀 组单元提供相应的工作电源，且该供电单元又包括：UPS模块，用于提供不间断的交流电 源；电源隔离模块，共连接所述UPS模块和低压配电模块，用于对UPS模块提供的不间断的 交流电源进行整流，并将整流后的电源提供给低压配电模块；以及所述低压配电模块，其连 接所述控制单元和所述阀组单元，用于向所述控制单元和所述阀组单元分配工作电源。
[0007] 优选地，所述控制单元为柜式结构，包括：工控机，用于实现界面显示和操作；系 统控制模块，其与所述工控机通讯，用于根据转速偏差信号计算抑制次同步振荡所需的次 谐波电流；以及装置控制模块，其与所述工控机通讯，并位于所述系统控制模块的下游，用 于基于dq变换对电网电压和所需的次谐波电流依次进行有功-无功解耦和调制，并用调制 后的信号驱动阀组单元，以使所述阀组单元发出的次谐波电流均为无功。
[0008] 优选地，所述装置控制模块包括：锁相环模块，用于对电网电压进行跟踪和锁相； 电压环模块，用于计算阀组单元的直流侧电压参考值和直流侧电压反馈值的偏差信号，并 对该偏差信号进行PI调节和相位变换，输出有功分量;两个Park变换模块，其中一个 位于所述锁相环131模块的下游，用于对电网电压进行dq变换，得到电网电压的有功分量 ^7.，广，另一个用于对所需的次谐波电流进行dq变换，得到所需的次谐波电流的有功 分量和无功分量^& ;有功-无功电流解耦控制模块，其位于所述Park变换模块的下 游，用于将以上得到的所有有功分量和无功分量进行解耦，输出电压矢量（w);Park逆变换模块，其位于所述有功-无功电流解耦控制模块的下游，用于将电压矢量 (变换得到三相调制信号Ffu、和以及SPWM调制模块，其位于 所述Park逆变换模块的下游，用于对三相调制信号Ff5%FfP和进行SPWM调制，得 到对应的PWM驱动信号，以驱动所述阀组单元。
[0009] 优选地，所述装置控制模块还包括位于所述SPWM调制模块下游的载波移相模块， 用于对PWM驱动信号进行载波移相处理。
[0010] 优选地，所述阀组单元为对应三相三线制电网的链式结构，每相串联有若干个 IEGT相模块。
[0011] 优选地，所述IEGT相模块包括：开关器件IEGT1和开关器件IEGT2,开关器件 IEGT1并联有续流二极管D1，开关器件IEGT2并联有续流二极管D2,开关器件IEGT1和开关 器件IEGT2串联在一起，中间连接端引出为输出端。
[0012] 优选地，所述IEGT相模块还包括缓冲吸收电路，该缓冲吸收电路包括两个串联的 电感L1、L2以及电阻R、二极管D3和电容C，二极管D3正极端与电感L2相连，二极管D3负 极端与电阻R的一端相连，电阻R的另一端与电感L1相连；二极管D3的负极端还连接电容 C的一端，电容C另一端与电源负端相连接。
[0013] 优选地，还包括：散热单元，用于对所述阀组单元进行散热。
[0014] 优选地，所述散热单元采用水冷系统。
[0015] 通过上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明采用dq变换，将电力系统中有 功分量和无功分量解耦后，分别进行独立控制，以确保发出的次谐波均为无功，在恒无功模 式下更好地抑制了次同步振荡。综合来说，本发明的次谐波无功发生装置具有响应速度快、 可调范围广泛、容量大等优点，能够很好地抑制电力系统中的次同步振荡现象。
[0016] 本发明的其它特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【附图说明】
[0017] 附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具 体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0018] 图1是本发明的实施方式中次谐波无功发生装置的结构示意图，并同时示意了该 次谐波无功发生装置与电网的连接；
[0019] 图2是本发明的实施方式中控制单元的结构示意图；
[0020] 图3是本发明的实施方式中装置控制模块的结构示意图；
[0021] 图4是本发明的实施方式中阀组单元的结构示意图；
[0022] 图5是本发明的实施方式中IEGT相模块的结构示意图。
[0023] 附图标记说明
[0024] 1、次谐波无功发生装置；
[0025] 10、控制单元；20、阀组单元；30、供电单元；40、散热单元；
[0026] 101、工控机；102、系统控制模块；103、装置控制模块；
[0027] 1031、锁相环模块；1032、电压环模块；1033、Park变换模块；1034、有功-无功电 流解耦控制模块；1035、Park逆变换模块；1036、SPWM调制模块。
[0028] 301、UPS模块；302、电源隔离模块；303、低压配电模块。
【具体实施方式】
[0029] 以下结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描 述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0030] 如图1所示，在电力系统中，发电机组通过变压器及输电线路向电网输送电能，为 降低输电线路的传输损耗，目前常采用增加串补的方法来提高输电线路的输送能力。但是， 这种增加串补的方法也可能引发次同步振荡问题，使发电机组以低于同步频率的振荡频率 运行，严重影响电力系统的安全性，因此电厂使用了很多抑制次同步振荡的装置。
[0031] 本实施方式的目的在于通过产生次谐波电流来抑制次同步振荡，给出了一种次谐 波无功发生装置1，如图1所示，其设置在发电机组与电网之间，包括控制单元10和阀组单 元20,其中：所述控制单元10,用于获得发电机组的转速偏差信号，并根据该转速偏差信号 确定抑制次同步振荡所需的次谐波电流，再基于dq变换对电网电压和所需的次谐波电流 依次进行有功_无功解耦和脉宽调制，并用调制后的信号驱动所述阀组单元，以使所述阀 组单元发出的次谐波电流均为无功；所述阀组单元20,用于在所述控制单元的驱动下发出 次谐波电流，并将发出的次谐波电流以无功的形式注入电网。
[0032] 如图2所示，所述控制单元为柜式结构的控制单元10,可以包括：工控机101，用 于实现界面显示和操作；系统控制模块102,其与所述工控机11通讯，用于根据转速偏差信 号计算抑制次同步振荡所需的次谐波电流；以及装置控制模块103,其与所述工控机101通 讯，并位于所述系统控制模块的下游，用于基于dq变换对电网电压和所需的次谐波电流依 次进行有功-无功解耦和调制，并用调制后的信号驱动阀组单元，以使所述阀组单元发出 的次谐波电流均为无功。此外，根据现场情况，所述控制单元10还可配置交换机，其配合所 述工控机使用，使工控机的应用范围更广。
[0033] 所述系统控制模块主要是完成操作逻辑、信号测量、系统控制（功率因数补偿、抑 制振荡控制）等。本领域所公知的是发电机组的转速变化与次同步振荡密切相关，因此根 据转速偏差信号计算抑制次同步振荡所需的次谐波电流的算法在本领域有很多，一般是采 用将转速偏差信号进行模态滤波，提取出后关注的次谐波电流相关的模态分量，再对该模 态分量进行锁相、比例放大、移相及运算，得到所需次谐波电流的幅值和相位，再结合发电 机组的轴系扭振频率，计算出对应的次谐波电流。
[0034] 所述装置控制模块103具备dq解耦控制功能，本实施方式中所述装置控制模块的 结构优选为图3所示的结构，其包括：锁相环模块1031，用于对电网电压进行跟踪和锁相； 电压环模块1032,用于计算阀组单元的直流侧电压参考值和直流侧电压反馈值的偏差信 号，并对该偏差信号进行PI调节和相位变换，输出有功分量< ;两个Park变换模块1033， 其中一个位于所述锁相环131模块的下游，用于对电网电压进行dq变换，得到电网电压的 有功分量和，另一个用于对所需的次谐波电流进行dq变换，得到所需的次谐波电 流的有功分量/；T;和无功分量;有功-无功电流解耦控制模块1034,其位于所述Park变换模块1033的下游，用于将以上得到的所有有功分量和无功分量进行解耦，输出电压矢 量（以^、ifP);Park逆变换模块1035,其位于所述有功-无功电流解耦控制模块 1034 的下游，用于将电压矢量（咬峨、eG<)变换得到三相调制信号cr'校咖和桴'以 及SPWM调制模块1036,其位于所述Park逆变换模块1035的下游，用于对三相调制信号 「严％ 和进行SPWM调制，得到对应的PWM驱动信号，以驱动所述阀组单元。
[0035] 参考图3,装置控制模块的功能实现主要包括如下几个环节：
[0036] (1)锁相环（PLL)
[0037]锁相环用来跟踪A、B、C相系统电压，可得到其基波相位0，以及得到系统电 压相位的正弦值和余弦值。
[0038] (2)电压环
[0039] 计算直流侧电压参考值％和直流侧电压反馈值匕的偏差信号，该偏差信号经PI 调节