和相位变换后，输出有功分量< ;
[0040] (3)Park变换
[0041] 将所需的次谐波电流，经Park变换，得到/丨巧的有功分量/fe和无功分量 U ;电网电压同样通过Park坐标变换从abc坐标系变换到dq坐标系下，得到F/^和VqBrid〇
[0042] (4)电流解耦控制
[0043] 将以上变换后得到的量输入有功、无功电流解耦控制器，并结合相应的相位变 换，输出电压矢量(f' 经过Park逆变换得到三相调制信号 Ffm和调制信号经SPWM发生器输出PWM驱动信号，使新型次谐波无功发生 器输出所需无功功率。
[0044] 本实施方式的控制单元采用了dq控制策略，将系统中有功分量和无功分量解耦 后，分别进行独立闭环控制。dq解耦控制具有跟踪性能好、稳态误差小等优点。
[0045] 另外，本实施例的控制单元还采用了载波移相技术，在所述SPWM调制模块的下游 设置载波移相模块，用于对经所述SPWM调制模块处理后的PWM驱动信号进行载波移相，具 体包括：通过多路载波在时间轴上移动一定角度来生成PWM波的控制算法，N级功率单元串 联需要N路三角载波。该载波移相技术能够在较低的器件开关频率下实现较高开关频率的 效果，通过开关次谐波的相互抵消提高等效开关频率，而不是简单地将谐波向高次推移，因 而具有良好的谐波特性，在提高装置容量的同时，有效地减小了输出谐波，提高了整个装置 的信号传输带宽。除此之外，载波移相技术还具备线性度好、控制性能优越等一系列优点。
[0046] 如图4所示，本实施方式中所述阀组单元20优选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，优选地，每相均由六个IEGT相模块级联组成。图4中阀 组单元采用星型连接方式通过电抗器与电网连接，通过电抗器滤除次谐波无功发生装置中 的各种高次特征谐波。另外，每个IEGT相模块并联有电容，该电容起到旁路保护功能。本 实施方式利用次谐波电流叠加到无功轴上，以确保装置发出的次谐波均为无功，而不会影 响阀组单元的电容电压。
[0047] 图5给出了所述IEGT相模块的一种优选结构，其包括：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。
[0048] 本实施方式中所述IEGT相模块采用封闭安装、水冷散热技术，且满足IEGT的功率 相模块的安装、散热、电磁兼容、高压绝缘、模块化设计等相关要求。
[0049] 此外，所述IEGT相模块还包括缓冲吸收电路，同样如图5所示，该缓冲吸收电路包 括两个串联的电感LI、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。
[0050] 此外，如图1所示，本实施方式的次谐波无功发生装置还包括有柜式结构的供电 单元30,该供电单元30用于为所述控制单元10和所述阀组单元20等提供相应的工作电 源，该供电单元又包括：UPS模块301，用于提供不间断的交流电源；电源隔离模块302,共连 接所述UPS模块301和低压配电模块303,用于对UPS模块301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303 ;以及所述低压配电模块303,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。
[0051] 本实施方式中，电源隔离模块可采用电源隔离柜，其可以将380V电源转化为所需 要的电源，且具有隔离功能。而所述UPS模块还配置有电池，确保在市电断电的情况下能直 接向阀组单元提供电源，避免器件损坏。本实施方式中所述的低压配电模块也是柜式结构， 主要为双路供电，工作电源为三相四线380VAC/50HZ，采用ATS自动切换系统，输出电压为 AC380V/50HZ和AC220/50HZ两种。低压配电模块主要作用是为次谐波发生装置的用电设备 分配交流电源，采集UPS反馈电源，并分配UPS电源，其输出的交流负载主要为阀组单元、控 制单元和散热单元等。
[0052] 同时，为了对阀组单元20进行散热，本实施方式的次谐波无功发生装置还包括散 热单元40,其用于对所述阀组单元进行散热，以保证系统的长时间稳定运行。本实施方式 中，所述散热单元优选为水冷系统。
[0053] 综上所述，本发明的次谐波无功发生装置，可运行于恒无功模式，以抑制发电机组 的次同步振荡，具有响应速度快、跟踪性能好等优点。
[0054] 以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实 施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简 单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0055]另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛 盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可 能的组合方式不再另行说明。
[0056] 此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本 发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
【主权项】
1. 一种次谐波无功发生装置，其特征在于，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。2. 根据权利要求1所述的次谐波无功发生装置，其特征在于，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。3. 根据权利要求1所述的次谐波无功发生装置，其特征在于，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。4. 根据权利要求3所述的次谐波无功发生装置，其特征在于，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^I 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/Γ和无功分量Ce; 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（eW 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 (Ct' ):变换得到三相调制信号广&\ 以及 SPffM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 Ff &、Fft'"和f P进行SPffM调制，得到对应的PffM驱动信号，以驱动所述阀组单元。5. 根据权利要求4所述的次谐波无功发生装置，其特征在于，所述装置控制模块还包 括位于所述SPffM调制模块下游的载波移相模块，用于对PffM驱动信号进行载波移相处理。6. 根据权利要求1所述的次谐波无功发生装置，其特征在于，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。7. 根据权利要求6所述的次谐波无功发生装置，其特征在于，所述IEGT相模块包括： 开关器件IEGTl和开关器件IEGT2,开关器件IEGTl并联有续流二极管Dl，开关器件IEGT2 并联有续流二极管D2,开关器件IEGTl和开关器件IEGT2串联在一起，中间连接端引出为输 出端。8. 根据权利要求7所述的次谐波无功发生装置，其特征在于，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LU 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Ll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。9. 根据权利要求1至8中任一项所述的次谐波无功发生装置，其特征在于，还包括： 散热单元，用于对所述阀组单元进行散热。10. 根据权利要求9所述的次谐波无功发生装置，其特征在于，所述散热单元采用水冷 系统。
【专利摘要】本发明涉及电网技术领域，公开了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。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。
【IPC分类】H02J3/24, H02P9/00, H02J3/18
【公开号】CN105071409
【申请号】CN201510542045
【发明人】宋畅, 袁丁, 陈璟, 韩盛林, 薛成勇, 吉鹏, 张志波, 姜建国, 何师, 侯小平
【申请人】中国神华能源股份有限公司, 北京国华电力有限责任公司, 内蒙古国华呼伦贝尔发电有限公司, 荣信电力电子股份有限公司, 上海交通大学
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年8月28日