专利名称：一种用于高压静止无功补偿装置功率单元对拖试验的控制方法
技术领域：
本发明涉及一种功率单元对拖试验的控制方法，尤其是一种用于高压静止无功补偿装置功率单元对拖试验的控制方法，适用于对高压静止无功补偿装置、高压变频器的功率单元进行额定工况运行的试验。
背景技术：
为了有效验证功率单元额定工况下控制、保护、温升、电磁兼容、电气参数选取以及安装以及连接工艺是否达到设计要求，功率单元需要进行额定运行工况下的运行试验。中国专利SVG链接背靠背对补试验装置的控制系统(申请号为201120230665. 3、申请日为2011年7月2日、公告日是2012年3月14号)公开了一种功率单元对拖试验采·用的背靠背结构(参见图I):两单元直流端直接相连，交流输出端通过两个电抗器分别相连，此时电路中存在两个独立的电流通路，通过两个电抗器的电流是不同的。两个模块通过外部直流电压源稳定直流电压，采用开环控制使交流端输出不同幅值和相位的PWM电压。试验中，功率单元A输出交流电压的幅值和相位固定不变，而手动调整功率单元B输出电压的幅值和相位，以实现无功电流在功率模块之间的流动。由于仅是无功电流的流动，因此只需要从外部吸收少量有功功率以补充功率单元开关损耗，从而在消耗很小功率情况下就可以对功率单元进行额定工况下的运行试验。上述方法虽然具有算法简单、不需要通过算法稳定直流电压的优点，但存在以下缺点I)手动调整输出电压的幅值和相角来实现一定无功电流输出的过程比较复杂，需要进行多次尝试，并且随着直流电压的不同输出电压的幅值和相角需要重新调整；2) H桥结构的功率单元进行对拖试验时，为避免直流电压的直接短路需要在单元的两个交流输出端分别串联两个电抗器，从而增加成本；3) H桥结构的功率单元可以通过调制波反相提高输出电压的开关频率至IGBT开关频率的两倍，从而降低电流中的高次谐波分量，而现有方法中电抗器两端电压的开关频率为IGBT的开关频率，这导致电流中高次谐波含量大为增加。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种用于高压静止无功补偿装置功率单元对拖试验的控制方法，该方法中两个功率单元分别采取不同的主电路连接方式和控制方法，并采取措施降低电流中三次谐波含量。本发明的目的是通过以下技术方案来解决的一种用于高压静止无功补偿装置功率单元对拖试验的控制方法，包括如下步骤(I)对拖试验中功率单元A进行控制功率单元A直流端与直流电压源相连，交流端通过一个电抗器与功率单元B交流输出端相连，采取开环控制在交流端输出的PWM电压；(2)对拖试验中功率单元B进行控制功率单元B直流端悬空，交流输出端通过一个电抗器(体现与特征I电抗器为相同电抗器，比如权利要求I中电抗器)与功率单元A交流输出端相连，采取电压环和电流环的双闭环控制，稳定直流电压并实现无功电流在功率单元A和功率单元B之间的流动；(3)降低电流中三次谐波含量无功电流在功率单元A和功率单元B之间的循环流动导致直流电压的二次波动，而在正弦调制下直流电压的二次波动导致功率单元A或功率单元B输出的交流电压中含有三次谐波分量，进而导致电流中含有较大的三次谐波分量，根据采样直流电压对正弦调制波进行调整的策略，降低输出电压中三次谐波分量，从而减少输出电流中三次谐波分量。所述步骤(I)包括
(a)基准调制波生成通过三角函数计算产生一定调制度且频率为50Hz的正弦调制波；(b)基准调制波的调整根据功率单元A直流电压的波动情况对调制波进行调整，以降低功率单元A输出交流电压中的三次谐波分量；(c)驱动信号生成调制波与载波比较生成驱动信号。所述步骤(2)包括(A)电压闭环控制电压闭环采取PI控制器，其中直流电压设定作为电压环的参考值，直流电压的采样作为电压环的反馈值；(B)电流闭环控制电流环采取P控制器，其中电压环的计算结果作为有功电流参考值，无功电流设定作为电流环的无功电流参考值，交流电流的采样作为电流环的反馈值；(C)前馈电压的调整根据单元直流电压的波动对电压源单元控制方法中基准正弦调制波进行调整，以降低单元输出交流电压中的三次谐波分量；(D)驱动信号生成步骤(B)和步骤(C)计算结果之和作为最终调制波，与载波比较生成驱动信号。所述步骤(I)中PWM电压等效为正弦电压。本发明的有益效果I)操作简单，通过设定不同的无功电流就可以实现相应电流的输出，不需要反复手动调整输出电压的幅值和相位；2)节约成本，相同电流高次谐波下，背靠背结构需要两个电抗器，而该方法仅需要一个容量为前者一半的电抗器；3)可以有效降低电流中三次谐波含量，改善电流波形。
图I为现有的功率单元对拖试验背靠背结构示意图；图2为本发明的功率单元对拖试验平台示意图；图3为本发明的功率单元对拖试验控制框图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步详细描述参见图2-3，一种用于高压静止无功补偿装置功率单元对拖试验的控制方法，包括如下步骤( I)对拖试验中功率单元A进行控制功率单元A直流端与直流电压源相连，交流端通过一个电抗器与功率单元B交流输出端相连，采取开环控制在交流端输出的PWM电压；所述PWM电压等效为正弦电压。(2)对拖试验中功率单元B进行控制功率单元B直流端悬空，交流输出端通过一个电抗器(体现与特征I电抗器为相同电抗器，比如权利要求I中电抗器)与功率单元A交流输出端相连，采取电压环和电流环的双闭环控制，稳定直流电压并实现无功电流在功率 单元A和功率单元B之间的流动；(3)降低电流中三次谐波含量无功电流在功率单元A和功率单元B之间的循环流动导致直流电压的二次波动，而在正弦调制下直流电压的二次波动导致功率单元A或功率单元B输出的交流电压中含有三次谐波分量，进而导致电流中含有较大的三次谐波分量，根据采样直流电压对正弦调制波进行调整的策略，降低输出电压中三次谐波分量，从而减少输出电流中三次谐波分量。所述步骤(I)包括(a)基准调制波生成通过三角函数计算产生一定调制度且频率为50Hz的正弦调制波；(b)基准调制波的调整根据功率单元A直流电压的波动情况对调制波进行调整，以降低功率单元A输出交流电压中的三次谐波分量；(c)驱动信号生成调制波与载波比较生成驱动信号。所述步骤(2 )包括(A)电压闭环控制电压闭环采取PI控制器，其中直流电压设定作为电压环的参考值，直流电压的采样作为电压环的反馈值；(B)电流闭环控制电流环采取P控制器，其中电压环的计算结果作为有功电流参考值，无功电流设定作为电流环的无功电流参考值，交流电流的采样作为电流环的反馈值；(C)前馈电压的调整根据单元直流电压的波动对电压源单元控制方法中基准正弦调制波进行调整，以降低单元输出交流电压中的三次谐波分量；(D)驱动信号生成步骤(B)和步骤(C)计算结果之和作为最终调制波，与载波比较生成驱动信号。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种用于高压静止无功补偿装置功率单元对拖试验的控制方法，其特征在于，包括如下步骤 (I)对拖试验中功率单元A进行控制功率单元A直流端与直流电压源相连，交流端通过一个电抗器与功率单元B交流输出端相连，采取开环控制在交流端输出的PWM电压； (2 )对拖试验中功率单元B进行控制功率单元B直流端悬空，交流输出端通过一个电抗器与功率单元A交流输出端相连，采取电压环和电流环的双闭环控制，稳定直流电压并实现无功电流在功率单元A和功率单元B之间的流动； (3)降低电流中三次谐波含量无功电流在功率单元A和功率单元B之间的循环流动导致直流电压的二次波动，而在正弦调制下直流电压的二次波动导致功率单元A或功率单元B输出的交流电压中含有三次谐波分量，进而导致电流中含有较大的三次谐波分量，根据采样直流电压对正弦调制波进行调整的策略，降低输出电压中三次谐波分量，从而减少输出电流中三次谐波分量。
2.如权利要求I所述的控制方法，其特征在于，所述步骤(I)包括 Ca)基准调制波生成通过三角函数计算产生一定调制度且频率为50Hz的正弦调制波； (b)基准调制波的调整根据功率单元A直流电压的波动情况对调制波进行调整，以降低功率单元A输出交流电压中的三次谐波分量； (c)驱动信号生成调制波与载波比较生成驱动信号。
3.如权利要求I所述的控制方法，其特征在于，所述步骤(2)包括 (A)电压闭环控制电压闭环采取PI控制器，其中直流电压设定作为电压环的参考值，直流电压的采样作为电压环的反馈值； (B)电流闭环控制电流环采取P控制器，其中电压环的计算结果作为有功电流参考值，无功电流设定作为电流环的无功电流参考值，交流电流的采样作为电流环的反馈值； (C)前馈电压的调整根据单元直流电压的波动对电压源单元控制方法中基准正弦调制波进行调整，以降低单元输出交流电压中的三次谐波分量； (D)驱动信号生成步骤(B)和步骤(C)计算结果之和作为最终调制波，与载波比较生成驱动信号。
4.如权利要求I所述的控制方法，其特征在于，所述步骤(I)中PWM电压等效为正弦电压。
全文摘要
本发明公开了一种用于高压静止无功补偿装置功率单元对拖试验的控制方法，包括如下步骤(1)对拖试验中功率单元A进行控制；(2)对拖试验中功率单元B进行控制；(3)降低电流中三次谐波含量。本发明的有益效果1)操作简单，通过设定不同的无功电流就可以实现相应电流的输出，不需要反复手动调整输出电压的幅值和相位；2)节约成本，相同电流高次谐波下，背靠背结构需要两个电抗器，而该方法仅需要一个容量为前者一半的电抗器；3)可以有效降低电流中三次谐波含量，改善电流波形。
文档编号G01R31/00GK102901893SQ201210364459
公开日2013年1月30日 申请日期2012年9月26日 优先权日2012年9月26日
发明者李计亮, 许崇福, 王跃, 李志刚, 董晓, 郭海平 申请人:西安奥特迅电力电子技术有限公司, 深圳奥特迅电力设备股份有限公司, 西安交通大学